4.4 Матриця електронної схеми (схеми з керованими джерелами)
В розділі 4.2 запропановано загальний порядок визначення вторинних вихідних параметрів електронного кола із застосуванням методу еквівалентних схем. Метод передбачає виконання наступних операцій: а) складання системи рівнянь (за методом контурних струмів, вузлових напруг, рівнянь Кирхгофа або інш.) для еквівалентної схеми; б) розв’язання системи рівнянь відносно визначальних струмів і напруг; в) складання виразів для визначення шуканих вторинних вихідних параметрів досліджуваної схеми. Якщо схема досліджуваного електронного кола проста, то складання системи рівнянь і їх подальше розв’язання не визивають особливих труднощів. Із ускладненням схеми виникають труднощі зі складанням і, особливо, розв’язанням системи рівнянь (особливо це стосується підсилювачів з колами зворотних зв'язків). Якщо для визначення вторинних вихідних параметрів досліджуваного електронного кола застосувати матрично-векторні параметри (матрицю і задаючий вектор) еквівалентної схеми кола, можна уникнути неприємної і складної процедури складання і подальшого розв’язання системи рівнянь.
Дійсно. Оскільки еквівалентна схема будь – якого електронного кола складається тільки з двохполюсних компонентів, то система рівнянь, складена для неї чи то за методом контурних струмів, чи то за методом вузлових напруг, формально може бути записана в матричній формі наступним чином:
Q = W×X , (4.6)
де Q - задаючий вектор схеми; W - матриця схеми; X - вектор стану.
Зауваження 1.
Якщо при аналізі еквівалентної схеми застосовано метод контурних струмів, то система (4.6) може бути записана в матричній формі наступним чином:
Е = Z × I,
де [Q]= [Е] - матриця-стовпець задаючих е.р.с. (задаючий вектор); [W]=[Z] - матриця опору схеми; [Х]=[I] - матриця-стовпець контурних струмів (вектор стану).
Матриці [Е] і [Z] утворюють матрично-векторні параметри схеми. Матриця контурних струмів може бути визначена з рівняння
I = Z-1 × E.
При використанні методу вузлових напруг система рівнянь (4.6) може бути записана в матричній формі наступним чином:
J = g × ,
де J і g - матрично-векторні параметри схеми; g - матриця провідності схеми.
Відповідно = g-1 × J.
Задаючий вектор електронної схеми, у зв'язку з наявністю в еквівалентній схемі керованих джерел, можна записати у наступному вигляді:
[Q] = [Q] + [Q],
де [Q] - вектор (матриця-стовпець) задаючих е.р.с. або струмів; [Q] - вектор керованих (залежних) джерел.
У свою чергу матриця схеми [W] теж може бути представленна як підсумок двох матриць:
[W] = [W] + [W], (4.7)
де [W] - симетрична матриця, що враховує наявність у схемі лише пасивних двохполюсних елементів (матриця пасивної частини схеми); [W] - матриця взаємозв'язку, що встановлює зв'язок вектора керованих джерел [Q] з вектором стану схеми [Х].
Відомо, що складові вектора керованих джерел [Q] і складові вектора стану схеми [Х] звязані між собою лінійними залежностями. Ці залежності можна записати у вигляді наступного матричного рівняння:
[Q] = - [W] × [X]. (4.8)
Отже, рівняння (4.8) визначає спосіб формування матриці [W] відповідно до записаних для досліджуваної схеми векторів [Q] і [Х] (див. далі). Побудова ж матриць [Q], [Q] і [Х] для електронної схеми (схеми з керованими джерелами) нічим не відрізняється від способу запису матриці задаючих е.р.с. (або струмів) і матриці стану [Х] для електричних схем.
Таким чином, матриця електронної схеми [W] може бути визначена шляхом додавання матриці взаємозв'язку [W] до матриці пасивної частини схеми [W].
Порядок побудови матриці [W] схеми з керованими джерелами (електронної схеми) наступний:
а) використовуючи еквівалентну схему досліджуваного електронного кола записують матрицю пасивної частини схеми [W] (матрицю опору [Z] при застосуванні методу контурних струмів і матрицю провідності [g] - для методу вузлових напруг) і матрицю-стовпець (вектор) стану [Х];
б) записують матрицю-стовпець (вектор) керованих джерел схеми [Q];
в) в матриці керованих джерел [Q] виражають струми (напруги), що керують, через контурні струми (вузлові напруги) еквівалентної схеми;
г) представляють після цього матрицю-стовпець керованих джерел [Q] як результат множення деякої матриці [А] на вектор стану [Х]:
[Q] = [A]×[X];
д) записують матрицю [А] і матрицю взаємозв'язку [W] = -[A];
е) записують матрицю електронної схеми [W]= [W]+ [W].
Приклад 4.4 Скласти матрицю електричного опору схеми транзисторного підсилювача, що наведена на рис. 4.14.
Рисунок 4.14 – Схема досліджуваного транзисторного підсилювача
а) Складаємо робочу схему підсилювача - схему для змінних складових сигналу – рис. 4.15:
Рисунок 4.15 – Робоча схема досліджуваного підсилювача
б) Складаємо еквівалентну схему (малосигнальну модель) підсилювача, використовуючи Т – подібну фізичну модель біполярного транзистора у включені зі спільним емітером (СЕ). Враховуючи, що матриця опору схеми складається на основі методу контурних струмів, для складання еквівалентної схеми підсилювача використовуєм модель транзистору з керованим джерелом напруги – рис. 4.16. Еквівалентна схема підсилювача наведена, що складена із застосуванням цієї моделі, наведена на рис. 4.17.
Рисунок 4.16 - Фізична модель біполярного транзистора з керованим
джерелом напруги у включені зі спільним емітером
в) Виділяємо в еквівалентній схемі підсилювача систему незалежних контурів і нумеруємо контури цифрами, починаючи від 1 і до п.
Рисунок 4.17 - Еквівалентна схема досліджуваного підсилювача
Зауваження 2.
Система незалежних контурів, що формується при складанні матриці опору, повинна задовольняти наступним вимогам: а) повинна охоплювати всі гілки схеми; б) кожен контур має включати хоча б одну гілку, що вже входить в інші незалежні контури схеми (умова обов'язкова); в) кожен незалежний контур має включати і хоча б одну гілку, яка не входить в інші контури (ця умова для складних схем не є обов'язковою); г) вхідний сигнал схеми повинен входити лише в один незалежний контур – це вхідний контур, його номер позначають «а» (а =1 у наведеному прикладі 3.2); вихідний сигнал схеми теж повинен входити тільки в один незалежний контур – це вихідний контур, його номер позначають «b», (b=5 у наведеному прикладі 3.2); вхідний і вихідний контури утворюють зовнішні контури схеми.
г)
Записуємо
матрицю опору пасивної частини схеми
,
тимчасово не приймаючи до уваги наявність
в еквівалентній схемі керованих джерел.
Розмір матриці дорівнює n×n,
де n
– кількість незалежних контурів в схемі
заміщення досліджуваного кола. Для
досліджуваної схеми матриця має розмір
4×4.
Порядок складання матриці наступний. Спочатку викреслюємо квадратну таблицю розміром n×n і виконуємо нумерацію рядків і стовпчиків таблиці цифрами, починаючи від 1 і до п (номера рядків і стовпчиків таблиці відповідають номерам незалежних контурів).
Потім заповнюємо клітини головної діагоналі матриці. В першу клітину вписуємо елементи першого незалежного контура, підсумовуючи їх; в другу - елементи другого контура, підсумовуючи їх; і т. д. (до заповнення всіх клітин діагоналі).
Після цього заповнюємо інші клітини матриці. Так, в дві клітини, що знаходиться на перетині першого рядка з другим стовпцем і другого рядка з першим стовпцем, вписуємо в кожну спільні елементи першого і другого контурів, підсумовуючи їх (якщо таких елементів немає, то вписуємо 0); якщо контурні струми в цих елементах співпадають за напрямком, то елементи вписуємов клітини зі знаком „плюс”, а якщо протилежні – зі знаком „мінус”. Потім таким же чином заповнюємо клітини на перетині першого рядка з третім стовпцем і третього рядка з першим стовпцем, першого рядка з четвертим стовпцем і четвертого рядка з першим стовпцем, другого рядка з третім стовпцем і третього рядка з другим стовпцем, і т. д. (до заповнення і всіх клітин матриці). Отже, з опису процедури складання матриці витікає, що вона завжди симетрична відносно головної діагоналі.
Зазначимо, що внутрішній опір джерела вхідного сигналу Zвих і опір навантаження Rн в матрицю досліджуваної схеми вписувати не треба!!!
Отже, матриця досліджуваної схеми, що складена у описаний спосіб, має наступний вид:
= |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
XC1+R1 |
0 |
0 |
-R1 |
1 |
|
0 |
rk+rэ+ rб +rk |
rk |
rk |
2 |
|
0 |
rk |
R2+R3+rэ + rk |
0 |
3 |
|
-R1 |
rk |
0 |
R1+ rб + rk+ XC2 |
4 |
д) Записуємо матрицю-стовпець керованих джерел [Е] (вона має розмір 41; в її рядки вписуємо, сумуючи алгебраічно, е.р.с. керованих джерел, що надходять до відповідного контура):
[E]= |
0 |
1 |
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
е)
Складаємо таблицю керованих джерел, у
третьому стовпчику якої струми, що
керують джерелами (
та
), записуємо через відповідні контурні
струми еквівалентної схеми:
Кероване джерело |
Параметр джерела, що керує |
Струм джерела, що керує |
|
|
|
|
|
|
ж)
Записуємо допоміжну матрицю
[A] - матрицю
розміром
44,
результат множення якої на матрицю-стовпець
контурних струмів [
]
дає матрицю-стовпець
[Е]" (тобто
представляємо
матрицю [Е]"
у вигляді [Е]"
= [А][
]):
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
|
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
2 |
- |
2 |
0 |
- |
0 |
- |
|
|
2 |
3 |
|
= 3 |
0 |
|
0 |
0 |
|
|
3 |
4 |
- |
4 |
0 |
0 |
0 |
- |
|
|
4 |
|
[Е]" |
|
[A] |
|
[ |
|
|||
Отже, тепер можна записати матрицю взаємозв'язку за раніше визначеним правилом [Z]= – [A], тобто шляхом заміни знаків елементів матриці [A] на протилежні.
з) Записуємо матрицю опору досліджуваної схеми за раніше встановленим правилом [Z] = [Z] + [Z], тобто шляхом сумування елементів відповідних осередків (клітин) матриці пасивної частини схеми і матриці взаємозвязку:
[Zij] = [Zij] + [Zij], де i=1, 2 ... п, j=1, 2 … п.
Аналіз побудованої у наведений вище спосіб матриці взаємозв'язку [Z] показує, що: а) елементами матриці взаємозв'язку є параметри керованих джерел (коефіцієнти при струмах, що керують); б) положення параметра керованого джерела в матриці [Z] визначають зв’язки, з одного боку, керованого джерела з незалежними контурами схеми, а з другого – струму, що керує цим джерелом, з контурними струмами схеми. Це дає змогу спростити наведену вище громіздку процедуру запису матриці [Z], позбавившись складання матриці-стовпця керованих джерел [Е] і побудови допоміжної матриці [A]. Отже, складання матриці взаємозв'язку [Z] можна звести до вписування в квадратну таблицю розміром n×n параметрів джерел, що керують. При цьому параметр відповідного джерела вписують в таблицю на перетині деяких рядків і стовпців згідно наступних правил:
а) номера рядків таблиці визначають номера незалежних контурів схеми, до яких надходить кероване джерело;
б) номера стовпців визначають номера контурних струмів схеми, через котрі визначений струм, що керує джерелом, в таблиці керованих джерел;
в) знак параметра у відповідній клітині матриці визначають наступним чином: якщо напрямок керованого джерела співпадає з напрямком обходу незалежного контуру, що визначає номер рядка, а напрямок струму, що керує джерелом, співпадає з напрямком контурного струму, що визначає номер стовпця, то в цю клітину матриці параметр вписують із знаком „мінус”; знак параметра змінюють на протилежний при зміні будь - якого одного напрямку на протилежний.
Це правило знаків можна навести у вигляді наступної таблиці:
Напрям керованого джерела відносно напряму обходу контуру, що визначає номер рядка |
Напрям струму, що керує, відносно напряму контурного струму, що визначає номер стовпця |
Знак параметра джерела, що керує, у відповідній клітині матриці |
збігається |
збігається |
– |
не збігається |
+ |
|
не збігається |
не збігається |
– |
збігається |
+ |
Приклад 4.5. Скласти матрицю електричної провідності для схеми підсилювача на польових транзисторах з негативним зворотним зв'язком – рис. 4.18.
Рисунок 4.18 - Схема підсилювача на польових транзисторах
з негативним зворотним зв'язком
а) Складаємо робочу схему підсилювача для діапазону частот, де реактивним опором конденсаторів С1...С4 можна нехтувати (рис. 4.19).
Рисунок 4.19 – Робоча схема підсилювача
б) Складаємо еквівалентну схему підсилювача на основі лінійної моделі польового транзистора (ПТ) з керованим джерелом струму – рис. 4.21 (модель ПТ наведена на рис. 4.20) .
Рисунок 4.20 - Лінійна модель польового транзистора
з керованим джерелом струму
Рисунок 4.21 - Еквівалентна схема підсилювача
в) Виконуємо нумерацію вузлів еквівалентної схеми підсилювача цифрами, починаючи від 0 і до n. Як нульовий (φ0=0) обираємо той вузол, у якому збігається найбільша кількість гілок схеми (у підсилювальних схемах це найчастіше заземлений вузол). Вказуємо вхідний (номер „а”) і вихідний (номер „b”) вузли схеми; для досліджуваної схеми на рис. 4.21 а=1, b=4.
г) Складаємо матрицю провідності пасивної частини схеми [g], тимчасово не приймаючи до уваги наявність в схемі заміщення керованих джерел; розмір цієї матриці дорівнює n×n (для досліджуваної схеми 4×4).
Як і при записі матриці електричного опору у попередньому прикладі спочатку викреслюємо квадратну таблицю розміром n×n і виконуємо нумерацію рядків і стовпчиків таблиці цифрами, починаючи від 1 і до п (номера рядків і стовпчиків таблиці відповідають номерам вузлів еквівалентної схеми підсилювача).
При записі матриці [g] спочатку заповнюємо клітини головної діагоналі матриці. В першу клітину вписуємо підсумовуючи електричні провідності гілок, що приходять до першого вузла схеми заміщення; в другу – провідності гілок, що приходять до другого вузла, підсумовуючи їх; і т. д. (до заповнення всіх клітин діагоналі).
Потім заповнюємо інші клітини матриці. Так, в дві клітини, що знаходиться на перетині першого рядка з другим стовпцем і другого рядка з першим стовпцем, вписуємо в кожну із знаком „мінус” провідності гілок, що включені між першим і другим вузлами схеми і не проходять через інші вузли схеми (якщо таких гілок немає, то вписуємо 0). Потім таким же чином заповнюємо клітини на перетині першого рядка з третім стовпцем і третього рядка з першим стовпцем, першого рядка з четвертим стовпцем і четвертого рядка з першим стовпцем, другого рядка з третім стовпцем і третього рядка з другим стовпцем, і т. д. (до заповнення і всіх клітин матриці). Отже, з опису процедури складання матриці [g] витікає, що вона завжди симетрична відносно головної діагоналі.
Зазначимо, внутрішню провідність джерела вхідного сигналу схеми gвих і провідність навантаження схеми gн в матрицю досліджуваної схеми вносити не треба!!!
Отже, матриця [g] досліджуваної схеми, що складена у описаний вище спосіб, має наступний вид:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
[g]= |
g1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
Gi + g24 |
- Gi |
0 |
2 |
|
0 |
- Gi |
g3+ Gi + g6 |
-g6 |
3 |
|
0 |
0 |
-g6 |
g5+ Gi2 + g6 |
4 |
д) Складаємо таблицю керованих джерел схеми:
Кероване джерело |
Параметр джерела, що керує |
Напруга джерела, що керує |
|
|
|
|
|
|
е) Записуємо матрицю взаємозв'язку [g]". Вона, як і матриця [g], має розмір 44 і містить параметри керованих джерел, що керують. Параметр вписують в матрицю на перетині деяких рядків і стовпців відповідно до наступних правил:
- номера рядків визначають номера вузлів еквівалентної схеми, до яких приєднано кероване джерело;
- номера стовпців визначають номера вузлів схеми, через потенціали яких визначена напруга джерела, що керує, в таблиці керованих джерел.
Знак параметра у відповідній клітині матриці визначають згідно наведеної нижче таблиці:
Напрям керованого джерела відносно вузла схеми, що визначає номер рядка |
Напрям напруги, що керує, відносно вузла схеми, що визначає номер стовпця |
Знак параметра у відповідній клітині матриці |
від вузла |
від вузла |
+ |
до вузла |
– |
|
до вузла |
до вузла |
+ |
від вузла |
– |
Для аналізованої схеми матриця взаємозвязку [g]" має вид:
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
[g]"= |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
+S |
0 |
– S |
0 |
2 |
|
– S |
0 |
+S |
0 |
3 |
|
0 |
+S |
0 |
0 |
4 |
ж) Для отримання матриці електричної провідності схеми слід виконати складання двох матриць – матриці пасивної частини схеми [g] і матриці взаємозвязку [g]: [G] = [g] + [g].
Приклад 4.6. Скласти еквівалентну схему витокового повторювача напруги на польовому транзисторі (принципова схема наведена на рис. 4.9) і підготувати її до складання матриці електричної провідності каскада.
а) Спочатка складаємо робочу схему повторювача – схему для змінних складових струмів та напруг. На відміну від робочої схеми, наведеної на рис. 4.10, залишимо в наступній (рис. 4.22) розділові конденсатори С1 і С2.
б) Складаємо еквівалентну схему повторювача напруги з використанням малосигнальної моделі польового транзистора з керованим джерелом струму (див. рис. 4.20) з урахуванням того, що схему буде застосовано для складання матриці електричної провідності каскада. Еквівалентна схема повторювача напруги наведена на рис. 4.23.
|
|
|
Рисунок 4.22 – Робоча схема повторювача напруги |
|
Рисунок 4.23 – Еквівалентна схема повторювача напруги |
в) Виконуємо нумерацію вузлів схеми заміщення цифрами від 0 до n. Як нульовий (φ0=0) обираємо заземлений вузол. Вказуємо вхідний і вихідний вузли схеми: а=1, b=5.
4.5 Визначення вторинних вихідних параметрів електронної схеми
шляхом застосування її матриці опору (провідності)
Хай для
аналізованої схеми складена еквівалентна
схема, що містить в своєму складі і
керовані джерела. Хай незалежні контури
в схемі обрано так, що зовнішні сигнали
схеми -
і -
- надходять кожне лише в один контур,
тобто є два зовнішні контури – вхідний
(„а”)
і вихідний („б”).
Хай напрям обходу цих контурів при
складанні рівнянь обрано однаковим –
наприклад, за напрямком руху стрілки
годинника. На останні контури схеми
обмежень не накладено окрім їх взаємної
незалежності. Таким чином, в
обраній системі незалежних контурів
зовнішні струми схеми (
і
)
одночасно є контурними струмами зовнішніх
контурів (рис. 4.24).
Рисунок 4.24 – До визначення вторинних вихідних
параметрів електронної схеми
Для даної схеми може бути складена система алгебраічних рівнянь за методом контурних струмів, рішення якої відповідно до зовнішніх струмів схеми можна записати у наступному вигляді:
,
.
В цих
рівняннях:
– визначник (детермінант) матриці опору
схеми, записаної в обраній системі
незалежних контурів; s–
номер незалежного контура схеми;
= Msа·(-1)s+а
–
алгебраічне доповнення матриці опору
схеми; Msа
–
мінор елементу Zsа
матриці
опору схеми (його отримують з шляхом
викреслювання s
- го
рядка
і а-го
стовпця
у
визначнику ).
Усередині
схеми відсутні незалежні джерела
сигналів, тому задаючі е.р.с. всіх
внутрішніх контурів дорівнюють нулю,
тобто Es
= 0
при
S
а і
S
b.
Задаючі е.р.с. зовнішніх контурів
визначаються зовнішніми напругами
схеми:
і
.
З врахуванням наведеного рівняння для
зовнішніх струмів схеми набирають
вигляду:
, (4.9)
. (4.10)
Рівняння (4.9) і (4.10) можна розвязати відносно зовнішніх напруг схеми:
,
В запису останніх рівнянь можна застосувати наступну залежність, що відома з матричної алгебри
=
, (4.11)
де
-
подвійне алгебраічне доповнення матриці
опору схеми (його
отримують шляхом викреслювання у
визначнику матриці двох рядків і двох
стовпців з номерами „a”
і
„b”).
В такому випадку рівняння для зовнішніх напруг схеми можна записати:
, (4.12)
.
(4.13)
Рівняння (4.9)...(4.13) дозволяють визначити вторинні вихідні параметри схеми, застосовуючи визначник і алгебраічні доповнення матриці опору схеми.
а) З
урахуванням того, що
,
рівняння (4.10) можна записати:
.
Після нескладних перетворень воно набуває вигляду:
,
звідки можна визначити коефіцієнт передачі схеми з напруги
. (4.14)
При к.з.
на виході (Zн=0),
0.
При
х.х. на виході (Zн),
. (4.15)
б) Якщо
підставити
в (4.13), після нескладних перетворень
можна визначити коефіцієнт передачі
схеми зі струму:
. (4.16)
При х.х.
на виході схеми
=0,
а при к.з. (Zн=0)
. (4.17)
в) Раніше було встановлено, що
.
З урахуванням (4.16) можна записати, що
. (4.18)
Відповідно
. (4.19)
г) Для визначення вхідного опору підсилювальної схеми можна скористатися раніше встановленою залежністю
. (4.20)
Із
застосуванням (4.20) можна отримати вирази
для визначення вхідного опору схеми
при
к.з. (Zн=0)
і
при х.х. (Zн)
на її виході:
,
.
Слід
зазначити, що матриця опору, яка
використана вище для визначення
параметрів схеми, не містить у своєму
складі вихідний опір Zвих
джерела
вхідного сигналу і опір навантаження
схеми Zн.
Тому для визначення повного коефіцієнта
передачі схеми з напруги
(відносно е.р.с. джерела вхідного сигналу),
на відміну від коефіцієнта
,
необхідно враховувати і коефіцієнт
передачі вхідного кола:
,
де Zвх - вхідний опір досліджуваної схеми.
У такий же спосіб, як це зроблено вище, можна отримати формули для визначення вторинних вихідних параметрів електронної схеми шляхом застосуванням її матриці провідності. В таблиці 4.1 наведено формули розрахунку вторинних вихідних параметрів електронної схеми із застосуванням визначника Δ і алгебраічних доповнень Δij матриці схеми (опору - [Z], провідності – [Y]).
Таблиця 4.1 – Формули визначення вторинних вихідних параметрів
електронної
схеми із застосуванням її матриці
(опору-
,
провідності-
)
Параметр |
Позначення |
Формула визначення за матрицею |
|
опору |
провідності |
||
Коефіцієнт передачі зі струму |
|
|
|
Коефіцієнт передачі зі струму у режимі короткого замикання |
|
|
|
Коефіцієнт передачі з напруги |
|
|
|
Коефіцієнт передачі з напруги у режимі холостого ходу |
|
|
|
Вхідний опір |
|
|
- |
Вхідний опір у режимі короткого замикання |
|
|
- |
Вхідний опір у режимі холостого ходу |
|
|
- |
Вхідна провідність |
|
- |
|
Вхідна провідність у режимі короткого замикання |
|
- |
|
Вхідна провідність у режимі холостого ходу |
|
- |
|
Опір передачі |
|
|
|
Провідність передачі |
|
|
|
Вихідний опір (внутрішній опір еквівалентного генератора) |
|
|
- |
е.р.с. еквівалентного генератора |
|
|
- |
-
опір навантаження схеми; YН
– провідність навантаження схеми;
Ес – е.р.с. джерела вхідного сигналу схеми; Zс – внутрішній опір джерела вхідного сигналу.
4.6 Умови самозбудження генератора коливань
Хоча генератори коливань є нелінійними системами, умови самозбудження (стаціонарності) можуть бути знайдені на підставі лінійної теорії. При цьому змінні напруги і струми в схемі в сталому режимі вважаються гармонійними і не залежать від амплітуди коливань. В такому наближені при аналізі умов самозбудження кола застосовується символічний метод.
Хай є деяка електронна схема, матриця [W] якої відома. Розвязання матричного рівняння схеми (3.1) відносно шуканого вектора стану [X] схеми має вигляд:
X=W–1 × Q.
Для того, щоб схема була генератором гармонійних коливань, компоненти вектора [X] мають бути гармонійними функціями часу з постійними амплітудами, відмінними від нуля, навіть коли компоненти задаючого вектора [Q] нульові. Відомо, що це можливо за умови
,
де Δ- детермінант матриці схеми.
Склавши матрицю схеми [W] в символічній формі, можна записати її детермінант у вигляді комплексного виразу
= Re() + jIm()=A(ω) + jB(ω).
Таким чином, відповідно до наведеного вище умова самозбудження електронного кола має вигляд:
Спільне розвязання цієї системи дозволяє визначити частоту коливань 0, які встановлюються в схемі, а також встановити зв'язок між параметрами елементів схеми для того, щоб остання була здатна генерувати коливання цієї частоти. При такому розгляді елементи схеми вважаються лінійними і в умову самозбудження не входять амплітуди струмів і напруги. Теоретично це означає, що в схемі можливі будь-які значення амплітуд коливань в залежності від початкових умов. Насправді суттєвою для генераторів є наявність в схемі нелінійних елементів, що обмежують значення амплітуд струмів і напруг. Однак визначення останніх не може бути виконано в межах лінійної теорії.
Таким чином, приведені рівняння A() = 0 і B() = 0 можуть бути покладені в основу лінійної теорії збудження генератора гармонійних коливань. Їх здобуття істотно спрощується, якщо скористатися методикою запису матриці електронної схеми.
