Максимальная передача мощности

Максимальная передача мощности

Для схем, в которых нагрузочное сопротивление может изменяться при функционировании устройства, представляется существенным вопрос: при какой величине нагрузочного сопротивления передаваемая ему мощность будет максимальной? На рис. 1.20 таким нагрузочным сопротивлением является резистор R_L. Когда сопротивление R_L равно сопротивлению схемы относительно выходных узлов (узлов 3 и 0 в нашей схеме), передаваемая в нагрузку мощность будет максимальной.

Рис. 1.20. Схема для определения максимальной мощности, передаваемой в нагрузку 

Выходное сопротивление цепи — это просто сопротивление Тевенина R_Th которое для нашей схемы составляет 30 Ом. Поэтому при R_L=30 Ом в нагрузке рассеивается максимальная мощность. Это означает, что при неизменных параметрах цепи любое изменение R_L в сторону увеличения или уменьшения приведет к снижению выделяемой в нем мощности. И анализ на SPICE может нам это продемонстрировать. Входной файл для такого анализа имеет вид:

Maximum Power Transfer to R Load

V 1 0 12V

R1 1 2 20

R2 2 0 20

R3 2 3 20

RL 3 0 30

.OP

.OPT nopage

.END

Выходной файл показывает V(3) = 3 В, откуда P_L=V(3)?/R_L=0,3 Вт. Теперь можно почувствовать реальные преимущества SPICE, в которой не составляет труда сделать R_L больше или меньше. Изменив в исходном файле только величину R_L и снова проведя анализ, мы быстро увидим новый результат. 

Например, при R_L=29 Ом, V(3)=2,9492 В и P_L=0,2999 Вт. Попытка проверить результат при нескольких различных значениях R_L покажет вам, что мощность всегда меньше 0,3 Вт. Запомните, что максимальная мощность в нагрузочном сопротивлении выделяется тогда, когда оно равно выходному сопротивлению схемы. Это может быть показано при применении теоремы Тевенина для сколь угодно сложных схем.

Из этого примера видно, что компьютерный анализ позволяет яснее представить себе общие принципы, определяющие поведение схем без нудного повторения сложных вычислений.