Malentendido de la impedancia de salida y la linealidad

Cuando leo sobre el equivalente de Thevenin, se menciona que solo se aplica a "circuitos lineales".

Pero también veo en textos y tutoriales que muestran cómo medir la impedancia de salida de un dispositivo real que es complejo, como una fuente de alimentación o un transductor. Miden la impedancia de salida y equiparan el dispositivo a una única fuente de alimentación/señal con una única resistencia/impedancia de salida.

Pero estos dispositivos están compuestos por circuitos no lineales. Y toda la idea de Thevenin se aplica a los circuitos lineales.

¿Cómo es que podemos emplear conceptualmente a Thevenin en estos dispositivos? ¿Es una fuente de alimentación o un transductor un circuito lineal?

Respuestas (2)

Tienes que separar algunas cosas primero.

Thevenin por sí mismo no tiene nada que ver con la impedancia de salida. Thevenin es solo un método para "mezclar" fuentes e impedancias (resistencias) y representarlas de una manera diferente que a veces es conveniente. Por ejemplo:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto solo funciona para elementos lineales y, por lo tanto, solo para circuitos lineales.

La impedancia de salida también se define solo asumiendo que un circuito se comporta de manera lineal. Sin embargo, podemos definir, por ejemplo, la impedancia de salida de un circuito no lineal al linealizarlo alrededor de un cierto punto de operación .

Esto es lo que se hace, por ejemplo, para todos los circuitos basados ​​en transistores que tienen un comportamiento (algo) lineal para señales pequeñas pero tienen un comportamiento no lineal para señales grandes .

Para ese comportamiento de señal grande no podemos definir una impedancia de salida pero para el comportamiento de señal pequeña sí podemos. Y en caso de que resulte en un circuito inconveniente, podríamos usar Thevenin para representarlo de una manera diferente que sea más conveniente.

Usted mencionó un modelo de señal pequeña, creo que similar a este: pcbheaven.com/wikipages/images/trans_theory_1323438130.png Pero esto es diferente a los circuitos RCL lineales con fuentes de voltaje actual. Aquí hay una fuente de corriente dependiente. ¿Este circuito sigue siendo lineal? ¿Por qué?
De hecho, ese es un ejemplo de un modelo de pequeña señal. Un circuito diferente podría tener un modelo de señal pequeña diferente. Sí, ese circuito sigue siendo lineal. Lineal significa que, para todos los valores del valor de entrada, un aumento de X veces en el valor da un valor de X veces mayor en la salida. El circuito se comporta igual si lo alimentas con 0.00001 V o 10000 V, Vout/Vin sigue siendo el mismo. Una fuente dependiente ideal donde Out = A * In también es un elemento de circuito lineal. Lo que no sería permitido es una fuente dependiente con un cierto valor máximo de salida. O ax ^ 2 como comportamiento.

La mala noticia es que no existen circuitos lineales en la vida real. Incluso las resistencias y los condensadores exhiben una cierta cantidad de no linealidad.

De todos modos, la teoría de los circuitos lineales es muy útil y poderosa. Por esta razón, los circuitos no lineales se aproximan a los lineales para poder aplicar conceptos como funciones de transferencia, respuesta de frecuencia, etc.

Depende del circuito y la aplicación qué tan bien funcione esta aproximación, a veces es necesario usar diferentes modelos lineales para varios puntos operativos para modelar un circuito no lineal, a veces es suficiente trabajar con un solo modelo.

El uso de modelos lineales para circuitos no lineales se realiza de manera rutinaria para que las personas a menudo se olviden del hecho de que la aproximación solo puede ser válida para un determinado punto operativo, por ejemplo, cuando se realiza una simulación de CA para un circuito que contiene dispositivos no lineales como transistores. .

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