电路分析方法的模式(和节点)
关键的外卖
电路分析从欧姆定律和基尔霍夫定律开始。
采用Thevenin和Norton等效电路和源变换测量响应。
叠加和线性的主题。
电路分析方法起源于节点和网格技术
一开始，看电路图可能会让人望而生畏:电路图在几个符号和连接中包含了大量的信息。虽然熟悉各种电路拓扑有助于读者识别功能，但总有一段时间，设计师希望更细致地研究电路的操作。有许多工具可以执行这些扫描。虽然仿真软件能够比纸笔计算更快速、更准确地进行分析，但了解这些复杂的模型如何运作将会赋予更大的鉴赏力，并促进创造力。电路分析方法需要一定程度的练习才能熟悉，但对于任何级别的电路设计，它们都是快速测量检查的宝贵工具。
基本电路分析方法
电路分析始于一个与电磁场本身同义的传奇方程:欧姆定律。欧姆定律涉及三个基本参数控制基本电子操作的被动和线性系统分析。虽然电阻是至关重要的，但我们将其作为比例因子的表面作用让给电流和电压之间的比例关系。电流和电压有内在的联系;电磁的定义方面之一是它的二重性，这两个，分别代表“个人”的磁和电的贡献。
基尔霍夫定律继欧姆定律之后成为网络分析技术的基础。不出所料，基尔霍夫定律用电流或电压作为定义，用另一个来处理方程:
- 基尔霍夫结合点法则，也被称为基尔霍夫第一定律或基尔霍夫电流定律(KCL)，指出在任何节点(两个或多个组件之间的连接点)，所有流入节点的电流必须等于流出节点的电流。也就是说，当前所有流入和流出节点的分支之和必须为零。一个节点只连接两个组件是KCL的简单解决方案，因为输入电流和输出电流是相同的。因此，具有三个或三个以上组件的节点称为基本节点，是节点分析的主题。
- 基尔霍夫循环定律，也称为基尔霍夫第二定律或基尔霍夫电压定律(KVL)，计算闭环在零处的电压之和。更简单地说，沿闭合电路顺时针或逆时针运动并到达相同位置的电势变化为零。类似于节点/基本节点二分法，KVL从电路的分支和基本分支构建网格电流:前者连接任何两个或多个连续节点，而后者在基本节点上开始和结束，没有任何中间的基本节点。
这些规则被广泛使用并且非常有用，但是理解它们的缺点是很有价值的。这两个规则都适用于集总电路元件模型，该模型忽略了寄生，而倾向于理想化的组件。对于直流电，这一假设可以忽略不计，但交流频率由于磁漏和电荷密度的演变而颠覆了模型。
工程师如何决定是采用KVL还是KCL?假设方程是电路的代表，并且代数是合理的，两种格式将得到互补的答案(KCL在节点上产生电压，而KVL通过分支提供电流)。激励因素应该是解决电路未知数的方程最少。这不仅比需要更多方程才能得到相同答案的方法更方便，而且在描述方程或将方程转录到矩阵求解器时，更多的方程也会增加出错的概率。确定最佳行动方案需要经验，但在决定节点或网格分析之前，确定超级节点(相邻节点之间的专用电压源)和超级网格(两个相邻节点之间的电流源)是降低网络复杂性的重要第一步。
变换使某些电路类易于分析
虽然KCL和KVL是不可缺少的，但包含许多离散元素的电路很快就会压倒公式——即使是在一个普通的现代电路上仅应用基尔霍夫定律，也会导致在没有计算机模拟的帮助下，需要跟踪无数项。为了人类使用，需要一个更优雅的模型，可以封装电路的关键属性:输入等效电路，它可以简化网络到电阻和电压或电流，取决于算法:
- 戴维南-Thévenin等效电路由电压源、串联电阻和开路电压定义。
- Mayer-Norton -迈尔-诺顿等效电路由电流源、并联电阻和开路电压定义。
类似于节点/网格分析，Thévenin和Mayer-Norton等价电路是互补的，基于源变换形成的;具有串联电阻的电压源可以代替具有并联电阻的电流源(反之亦然)。请注意，由于源转换，Thévenin电阻和Mayer-Norton电阻是相同的。源之间转换的能力可以极大地帮助将电路快速简化为两个理想化的值，以捕获负载所看到的整个电路响应。
源转换和Thévenin/Mayer-Norton等价物并非在所有情况下都可部署。依赖电压和电流源-依赖电路中其他地方的电压或电流作为输入-可能会排除下面概述的一个或多个用例的使用:
Thévenin等效于开路电压(通常使用KCL)和短路电流，其中电流是在输出端子短路时计算的。Thévenin电阻可由开路电压和短路电流计算得出。当电路只包含依赖源时，不能执行。
源转换产生Thévenin或迈尔-诺顿等效电路。只能用独立的来源进行。
将所有电压源替换为短电流源，将所有电流源替换为开电流源，然后通过从端子观察电路并结合串联和并联电阻来确定Thévenin电阻。通过求解开路电压或短路电流可以建立等效电路。只能用独立的来源进行。
Thévenin电阻也可以通过在3中所述的独立源上施加适当的短/开，并在包含相关源的电路的开端插入测试电压来确定。由此，可以得到开路电压或短路电流，如1所述。
电路元件对分析方法的约束
理解电路分析方法的关键之一有点抽象，但是前面的部分已经演示了一个应用。叠加原理是由于线性而产生的，它指出独立的源可以用开(电流)或短(电压)来替代，以隔离单个源的响应。这可以对所有剩余的电源依次进行，并且可以将各个电源的贡献相加，以得到所有电源同时激活时电路的总响应。
重要的是，叠加原理只适用于线性电路或具有可加性和同质性的电路。虽然这些概念是用来证明线性的，但通过研究电路的组成部分，更直接地识别电路是线性的还是非线性的:电阻、电容器、电感和运算放大器构成了线性电路的大部分基础。需要明确的是，叠加只适用于上述元素的理想形式，但出于时间和方便的考虑，手工近似不需要像更密集的计算那样精确。
然而，线性的好处还不止于此。频域转换，特别是拉普拉斯变换和傅里叶变换，可以用基本代数算子代替微分方程和其他相对复杂的表达式。另一方面，非线性电路需要数学模型作为近似值;尽管精确度很高，但从资源的角度来看，它们的要求更高。
支持高级仿真和Cadence分析
航空航天的分析方法非常广泛:工程师应该根据所讨论电路的参数了解哪些技术是可行的。像KCL/KVL和源变换这样的介绍性主题为电路分析提供了基础，但在处理更广泛的设计时可能会犹豫。对于更适合穷尽方法的电路，Cadence提供了业界领先的产品PCB设计和分析软件可以很容易地集成并从原理图发展到仿真。从那里，OrCAD PCB Designer提供一个易于使用的界面，加快布局过程，同时跟踪电路板的制造复杂性。
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