Die Bedeutung der Sätze von Norton und Thevenin

Der Satz von Thevenin ist in der Praxis äußerst wichtig. Jedes Mal, wenn ein Ingenieur über Eingangs- oder Ausgangsimpedanz (oder Widerstand, wenn es nur um Gleichstrom geht) spricht, wendet er dieses Theorem implizit an.

Darüber hinaus wird das Theorem immer dann angewendet, wenn ein Ingenieur versucht, die Eingangs- oder Ausgangsimpedanz einer komplexen Schaltung abzuschätzen, in der viele Komponenten miteinander verbunden sind. Normalerweise erfolgt die Anwendung des Theorems visuell, ohne explizite Berechnungen durchzuführen, wenn die Schaltung relativ einfach ist. Aber in einigen Fällen können einige Berechnungen auf der Rückseite des Umschlags erforderlich sein.

Denken Sie an dieses allgemeine Beispiel: Jedes Mal, wenn Sie über den Innenwiderstand einer Batteriezelle sprechen, wenden Sie implizit den Satz von Thevenin an. Es gibt keinen wirklichen Widerstand in einer Zelle, außer dem winzigen Widerstand der Verbindungsdrähte. Der Innenwiderstand ist Thevenins Weg, den Widerstand der Anschlussdrähte zusammen mit allen Widerstandsphänomenen zu modellieren, die in der Chemie der Batterie stattfinden .

Aus den gleichen Gründen wird sein dualer Zwilling, der Satz von Norton, verwendet (etwas seltener).

Und nur um Ihnen etwas zu sagen, das selten in Büchern über die grundlegende Schaltungsanalyse geschrieben wird, obwohl diese Theoreme nur streng gültig sind, wenn die zu ersetzende Schaltung linear ist, werden sie tatsächlich auch auf nichtlineare Schaltungen angewendet, wenn die entsprechenden Bedingungen erfüllt sind.

Nehmen Sie als Beispiel den Ausgang eines Logikgatters. Sie werden sehen, dass wir manchmal, wenn wir über Fan-Out-Probleme diskutieren oder wenn analoge Dinge an diesen Ausgang angeschlossen sind, über die Gate-Ausgangsimpedanz sprechen, die an sich tabu sein sollte, da Gates stark nichtlineare Geräte sind! Aber wenn Sie die beiden getrennten Situationen betrachten, in denen der Ausgang hoch und der Ausgang niedrig ist, können Sie über die Ausgangsimpedanz sprechen, die natürlich in den beiden Situationen unterschiedlich sein kann!

Was ein Ingenieur in der Praxis selten anwendet, insbesondere heutzutage im Zeitalter der SPICE-Simulatoren, sind all diese Methoden zur Berechnung aller elektrischen Größen in einer Schaltung, wie Knoten- oder Maschenanalyse und dergleichen. Obwohl ein Ingenieur aus theoretischen Gründen über sie Bescheid wissen sollte, ist es nicht sinnvoll, zu viel Zeit darauf zu verwenden, der Meister der Auflösung der Knotenanalyse zu werden. Es ist viel besser, auf einen Blick zu lernen, wie man Thevenins und Nortons Theoreme (und ein paar andere Tricks) auch in komplizierten Schaltungen anwendet.

Wenn Sie wirklich verstehen wollen, wie ein echter Konstrukteur denkt, versuchen Sie es mit dem ausgezeichneten Buch von Horowitz und Hill: The Art of Electronics . Ein bisschen teuer, aber es ist ein Monster mit 1200 Seiten, das die meisten Aspekte des elektronischen Designs abdeckt, und es ist in einem sehr einfach zu lesenden Stil geschrieben.