Diferencia entre circuitos lineales y no lineales.

Diferencia entre circuitos lineales y no lineales: los componentes lineales y no lineales se utilizan para construir dispositivos eléctricos. Se requiere una comprensión rudimentaria de los circuitos lineales y no lineales para comprender el diseño básico de estos dispositivos. En este post veremos qué son los circuitos lineales y no lineales, así como sus diferencias, los elementos de los circuitos lineales y no lineales y algunos ejemplos.

¿Cuál es la principal diferencia entre los circuitos lineales y no lineales?

La relación entre las señales de entrada y salida es lo que distingue a un circuito no lineal de uno lineal. Para todas las tasas de señal de entrada, si traza la señal de salida en relación con la señal de entrada para un circuito lineal, la figura será una línea recta. La salida de un circuito no lineal no será una línea recta. En cambio, la curva será la salida.

En un circuito no lineal, otra posibilidad es que la salida sea una función por partes de la entrada. Aunque cada parte de una función es lineal dentro de un cierto rango de entradas, las funciones por partes no son lineales. Un circuito es no lineal por definición porque la señal de salida es discontinua en diferentes ubicaciones.

Considere un circuito rectificador de onda completa para la conversión de energía si esto suena extraño. La salida del circuito rectificador es simplemente el valor absoluto de la entrada (antes de que se suavice con un capacitor), y la función abs(k) no satisface la definición matemática de una función lineal. Después de suavizar la salida con un condensador, el resultado es una señal de CC con algunas ondas no sinusoidales. Emite una señal de CA sinusoidal, pero a cambio obtiene un voltaje de CC y una onda no sinusoidal.

Para lograr la respuesta no lineal requerida en la salida, esta forma de circuito no lineal aprovecha la respuesta en las partes del circuito no lineal (específicamente, 4 diodos). Componentes lineales y no lineales Una red de circuito típica contiene elementos de circuito lineales y no lineales, respectivamente. Cuando un segmento lineal de la salida de la red se introduce en un elemento de circuito no lineal, la salida general del circuito se vuelve no lineal. Solo hay unas pocas excepciones (es decir, poner la salida del diferenciador en un integrador). Visitar aquí para ver fundamentalmente la diferencia entre circuitos lineales y no lineales.

Algunas personas argumentan que un circuito lineal con una respuesta transitoria (por ejemplo, una red RLC) es esencialmente un circuito no lineal. Esta no es la situación en la realidad. En esta disposición, la relación entre la corriente de salida y la tensión/corriente de accionamiento permanece lineal.

Dado que la respuesta transitoria es una función no lineal del tiempo y no del voltaje o la corriente de entrada, el circuito aún se clasifica como lineal. Todavía tenemos una respuesta lineal bajo CA porque la respuesta es una función lineal compleja de la amplitud y frecuencia de la señal de entrada (es decir, una simple multiplicación).

¿Qué son los circuitos lineales y no lineales?

En pocas palabras, un circuito lineal es un circuito eléctrico cuyas características como resistencia, capacitancia, inductancia y otras permanecen constantes. Un circuito lineal es un circuito en el que los parámetros del circuito no cambian con respecto al voltaje y la corriente.

Un circuito lineal, en palabras simples, es un circuito eléctrico con parámetros de circuito constantes (resistencia, inductancia, capacitancia, forma de onda, frecuencia, etc.).

La palabra “lineal” significa “a lo largo de una línea recta” en su sentido más básico. Un circuito lineal, como su nombre lo indica, tiene propiedades lineales entre la corriente y el voltaje, lo que implica que la corriente que circula por el circuito es proporcional al voltaje aplicado.

Cuando aumenta el voltaje aplicado, la corriente que fluye a través del circuito también aumenta, y viceversa. La curva característica del circuito de salida aparecerá como una línea recta si la dibujamos entre corriente y voltaje (diagonal).

Un circuito no lineal es también un circuito eléctrico, con parámetros que varían según la corriente y el voltaje. Los circuitos no lineales son aquellos en los que los parámetros como formas de onda, resistencia, inductancia, etc., no son constantes.

Diferencia entre circuitos lineales y no lineales.

En general, el término “lineal” se refiere a una línea recta que aparece en diagonal y describe las cualidades lineales entre el voltaje y la corriente. En otras palabras, la corriente que fluye a través del circuito es proporcional al voltaje. Cuando aumenta el voltaje, también aumenta el flujo de corriente en el circuito, y viceversa. Las características de salida de un circuito lineal se ilustran a continuación como una relación entre corriente y voltaje.

La respuesta de salida de un circuito lineal es exactamente proporcional a la entrada. La sinusoide aplicada tiene una frecuencia “f” y la salida muestra que el voltaje entre las dos ubicaciones tiene la misma frecuencia que la sinusoide aplicada.

La característica de salida de un circuito no lineal parece una línea curva que se extiende entre el voltaje y la corriente, como se muestra en el siguiente diagrama.

Otra diferencia entre los circuitos lineales y no lineales es cómo se resuelve el circuito. En los circuitos lineales, el circuito es fácil de resolver utilizando una técnica simple y una calculadora y, en comparación con los circuitos no lineales, el circuito lineal es fácil de resolver.

Los circuitos no lineales son más difíciles de resolver que los circuitos lineales porque requieren muchos datos y conocimientos. Ahora podemos modelar y analizar las curvas de salida de circuitos lineales y no lineales utilizando herramientas de simulación de circuitos como Multisim, MATLAB y PSpice, gracias a los importantes avances tecnológicos.

Podemos identificar la diferencia entre circuitos lineales y no lineales usando ecuaciones lineales y no lineales. Son I=Ks+2 y I=Ks².

Una versión gráfica de las dos ecuaciones anteriores se ilustra en el siguiente diagrama. Es una ecuación lineal si cualquiera de las ecuaciones está representada por una línea recta en el gráfico. Una ecuación es no lineal si es curva.

La parte lineal está representada por la siguiente ecuación y la gráfica del eje ki también se ilustra a continuación. Como no podemos expresar la ecuación de la siguiente manera, la consideramos una ecuación no lineal.

Elementos de circuitos lineales y no lineales

Los elementos no lineales son elementos eléctricos en circuitos no lineales que no tienen una relación lineal entre corriente y voltaje. Un diodo es un ejemplo de un elemento no lineal, y un circuito eléctrico sin elementos no lineales se conoce como circuito lineal. Los transistores, varios dispositivos semiconductores, tubos de vacío, inductores con núcleo de hierro y transformadores son ejemplos de elementos no lineales. Lineal por partes describe la presencia de curvas lineales en curvas no lineales.

Un elemento lineal en un circuito lineal también es un elemento eléctrico, y el voltaje y la corriente tendrán una relación lineal. El elemento lineal más común es una resistencia, seguido de condensadores e inductores de núcleo de aire.

Ejemplos de circuitos lineales

Circuitos resistivos y resistivos, inductores y circuitos inductivos, condensadores y circuitos capacitivos son todos ejemplos de circuitos lineales.

Ejemplos de circuitos no lineales

Diodo, transformador, núcleo de hierro, inductor y transistor son ejemplos de circuitos no lineales con componentes no lineales.

Aplicaciones de circuitos lineales y no lineales

Los circuitos lineales y no lineales se utilizan en circuitos eléctricos. Con estos circuitos podemos determinar la caída de tensión y la corriente.

Distorsión de señal y retroalimentación en circuitos no lineales

Una de las propiedades más importantes de un circuito no lineal es su capacidad para moldear (o distorsionar) la señal de entrada, ya sea sinusoidal o no. Pasar de una región lineal de baja tensión/corriente de entrada a una región no lineal de alta tensión/corriente de entrada puede distorsionar la señal tanto en el dominio de la frecuencia como en el del tiempo. Este efecto es significativo tanto en el dominio de la frecuencia como en el del tiempo en circuitos con saturación y retroalimentación.

Considere un amplificador operacional, que es un componente común de un circuito no lineal. La salida será una función lineal de la entrada cuando sea impulsada por una señal de entrada de bajo nivel. La salida se suavizará y saturará al valor establecido cuando la entrada sea alta. Esto se puede usar para saturar una señal sinusoidal de entrada después de que alcanza un cierto nivel de saturación, convirtiendo efectivamente la onda sinusoidal en una onda cuadrada (p. Schmitt Trigger). Un aspecto clave del diseño de filtros lineales y no lineales es la capacidad de modificar múltiples frecuencias en función de la intensidad de la señal de entrada.

En un amplificador u otro circuito que tiene elementos no lineales, la retroalimentación positiva puede causar inestabilidad en la respuesta no lineal. Vale la pena señalar que la inestabilidad no se limita a los circuitos no lineales; en presencia de retroalimentación, incluso los circuitos lineales variables en el tiempo pueden volverse inestables. Encontrar los polos y ceros de la función de transferencia para su circuito lo ayudará a encontrar regiones de estabilidad, sin importar el tipo de circuito con el que esté tratando. Para un circuito lineal, esto se puede hacer fácilmente a mano, pero para un circuito no lineal, se debe hacer numéricamente usando un simulador de circuito.

Si desea investigar el comportamiento de los circuitos no lineales en una PCB, necesitará un software de diseño y diseño de PCB que incluya las capacidades de análisis de señales y circuitos que necesita. Puede crear circuitos lineales y no lineales con Allegro PCB Designer y un completo conjunto de herramientas de diseño y análisis. Obtendrá acceso a una enorme biblioteca de componentes que incluye modelos eléctricos que funcionan bien con herramientas de simulación.

Esta publicación explicó qué son los circuitos lineales y no lineales, así como la diferencia entre circuitos lineales y no lineales. Esperamos que la lectura de esta publicación le haya dado una comprensión básica de los circuitos lineales y no lineales. No dude en dejar un comentario en el cuadro a continuación si tiene alguna pregunta sobre esta publicación o sobre cómo implementar proyectos eléctricos para diseñadores de ingeniería.