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Elektro ingenieur
Gast
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 Elektro ingenieur Verfasst am: 16. März 2022 14:15 Titel: Nichtlineare Netzwerke; Superposition |
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Meine Frage:
Ich verstehe das Superpositionsprinzip noch nicht und den Unterschied zwischen linearen und nichtlinearen Netzwerken.
Lineare Bauteile sind doch z.B. Widerstände, Spulen, Kondensatoren. Nichtlineare sind Transistoren, Dioden... doch wieso? Woran erkennt man den Unterschied und welche Bedeutung hat das physikalisch?
Meine Ideen:
Die Prinzipien der Netzwerkberechnung gelten doch wie folgt:
Überlagerungssatz - nur für lineare DC und AC Netzwerke
Knotenpotenzialverfahren - nur für lineare DC und AC Netzwerke
Vierpoltheorie - nur für lineare DC und AC Netzwerke
Kirchhoffschen Regeln - nur für lineare DC und AC Netzwerke
Stimmt das? Und was würde dann überhaupt für nichtlineare Netzwerke gelten? Wie würde man diese berechnen, wenn hier bspw. Dioden verbaut sind?
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7245
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| Steffen Bühler Verfasst am: 16. März 2022 15:36 Titel: Re: Nichtlineare Netzwerke; Superposition |
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| Elektro ingenieur hat Folgendes geschrieben: | | Lineare Bauteile sind doch z.B. Widerstände, Spulen, Kondensatoren. Nichtlineare sind Transistoren, Dioden... doch wieso? |
Weil das Ausgangssignal keinen linearen Zusammenhang zum Eingangssignal (oder dessen Ableitung/Integral) hat. Eine Reihenschaltung aus Widerstand und Diode lässt bei 0,05 Volt vielleicht 1µA fließen, bei 0,5 Volt dann 10µA, aber bei 5 Volt plötzlich 10mA.
Ein Sinus am Eingang wird dann zum Beispiel nicht mehr ein Sinus am Ausgang bleiben. Es entstehen nichtlineare Verzerrungen, die sich im Spektrum als Harmonische zeigen.
| Elektro ingenieur hat Folgendes geschrieben: | | Wie würde man diese berechnen, wenn hier bspw. Dioden verbaut sind? |
Dafür wurde zum Beispiel LTSpice entwickelt.
Viele Grüße
Steffen
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ELektro ingenieur
Gast
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| ELektro ingenieur Verfasst am: 16. März 2022 17:02 Titel: |
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Danke erstmal für die Erklärung, das hat mir schon weiter geholfen!
Welchen physikalischen Gründen liegen diese Effekte zugrunde?
Und LTSpice macht was genau anders?
Wie sieht das mit Supraleitern aus? Wieso ist hier der Zusammenhang nicht linear?
Und was haben DGL damit zu tun?
Danke!
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7245
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| Steffen Bühler Verfasst am: 16. März 2022 17:22 Titel: |
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| ELektro ingenieur hat Folgendes geschrieben: | | Welchen physikalischen Gründen liegen diese Effekte zugrunde? |
Wie bei allen Dioden muss erst die Sperrschicht des pn-Übergangs abgebaut werden, bevor Strom fließen kann.
| ELektro ingenieur hat Folgendes geschrieben: | | Und LTSpice macht was genau anders? |
Das hat die Kennlinien der verwendeten Bauteile und kann somit numerisch die Signale zeitabschnittsweise berechnen.
| ELektro ingenieur hat Folgendes geschrieben: | | Wie sieht das mit Supraleitern aus? |
Das kann vielleicht jemand anders beantworten.
| ELektro ingenieur hat Folgendes geschrieben: | | Und was haben DGL damit zu tun? |
Nun, Du hast Spulen und Kondensatoren ins Spiel gebracht. Man kann sich streiten, ob das lineare Bauelemente sind, der Zusammenhang zwischen I und U ist es ja nur für Wechselgrößen. Allgemein auf elektrische Größen bezogen, kann man aber z.B. sagen, dass beim Kondensator ein linearer Zusammenhang zwischen Ladung und Spannung besteht. Und Ladung ist das zeitliche Integral des Stroms.
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ML
Anmeldungsdatum: 17.04.2013
Beiträge: 3400
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| ML Verfasst am: 16. März 2022 21:49 Titel: Re: Nichtlineare Netzwerke; Superposition |
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Hallo,
| Elektro ingenieur hat Folgendes geschrieben: |
Lineare Bauteile sind doch z.B. Widerstände, Spulen, Kondensatoren. Nichtlineare sind Transistoren, Dioden... doch wieso? Woran erkennt man den Unterschied und welche Bedeutung hat das physikalisch?
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Du schaust Dir die Differentialgleichung der Bauelementegleichung an und untersuchst, ob sie linear ist.
Die Definition von Linearität kannst Du Dir unten im Bild anschauen. Dort zitiere ich Rupprecht, Signale und Übertragungssysteme, ISBN: 978-3-642-95711-6.
Viele Grüße
Michael
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