Metoda superpozycji jest jednym z podstawowych sposobów rozwiązywania obwodów elektrycznych. Metoda superpozycji polega na przeanalizowaniu obwodu pod względem pojedynczych wymuszeń. Wymuszenia z jakimi spotykamy się w obwodach elektrycznych to źródła prądu lub źródła napięcia. Ogólnie podczas analizy obwodu dla każdego wymuszenia powstanie „nowy” podobwód, w którym będzie działało tylko interesujące nas wymuszenie. Dla dwóch wymuszeń powstaną dwa podobwody, dla trzech wymuszeń powstaną trzy podobwody. Prądy/napięcia w obwodzie głównym są sumą prądów/napięć składowych otrzymanych w poszczególnych podobwodach. Prądy/napięcia w poszczególnych podobwodach oznaczamy jako pochodzące od danego wymuszenia. Zasada postępowania w metodzie superpozycji jest następująca:
• pomijane źródła napięcia zostają zwarte
• pomijane źródła prądu zostają rozwarte
Metoda superpozycji – zadanie 1
Zastosowanie metody superpozycji do rozwiązania obwodu elektrycznego zbudowanego z dwóch rezystorów R1 i R2, źródła napięcia stałego E oraz źródła prądu Is. W rozważanym obwodzie elektrycznym są dwa wymuszenia, są nimi źródła prądu i napięcia. Z uwagi na istnienie dwóch wymuszeń powstaną dwa podobwody obliczeniowe. Pierwszy podobwód powstanie w wyniku rozwarcia źródła prądu Is z obwodu głównego. Drugi podobwód powstanie w wyniku zwarcia źródła napięcia E z obwodu głównego. Prądy w gałęziach obwodzu głównego zostaną wyznaczone poprzez zsumowanie prądów składowych pochodzących od źródła napięcia E i źródła prądu Is.
Metoda superpozycji – zadanie 1
Metoda superpozycji – zadanie 2
Prądy w obwodzie elektrycznym zostaną wyznaczone z zastosowaniem metody superpozycji. Obwód elektryczny rozważany w tym przykładzie zbudowany jest z trzech źródeł napięć V1, V2, V3 oraz pięciu rezystorów. W obwodzie działają trzy wymuszenia w postaci trzech źródeł napięć. Obwód elektryczny zostanie rozbity na trzy podobwody składowe, w każdym z tych podobwodów będzie działało tylko jedno wymuszenie, pozostałe zostaną zwarte. Pierwszy podobwód powstanie w wyniku zwarcia źródeł napięć V2 i V3. W sposób analogiczny powstaną dwa pozostałe podobwody. Prądy gałęziowe w obwodzie głównym będą sumą prądów składowych pochodzących od poszczególnych źródeł napięcia.
Metoda superpozycji – zadanie 2
Metoda superpozycji – zadanie 3
Zastosowanie metody superpozycji do wyznaczenia napięcia wyjściowego Vout wzmacniacza operacyjnego w konfiguracji wtórnika napięcia. Na wejścia odwracające i nieodwracające wzmacniacza podane są napięcia, odpowiednio Vin i Vx. Układ zostanie rozłożony na dwa układy. W pierwszym układzie zwarte do masy będzie wejście nieodwracające wzmacniacza, dla tego układu obliczone zostanie napięcie wyjściowe pochodzące od wejścia odwracającego Vout_1. W drugim układzie zwarte do masy będzie wejście odwracające wzmacniacza, dla tego układu obliczone zostanie napięcie wyjściowe pochodzące od wejścia nieodwracającego Vout_2. Zgodnie z zasadą superpozycji napięcie wyjściowe w obwodzie głównym jest sumą napięć wyjściowych od poszczególnych wymuszeń → Vout=Vout_1+Vout_2.
Metoda superpozycji – zadanie 3
Metoda superpozycji – zadanie 4
Zastosowanie metody superpozycji do wyznaczenia napięcia wyjściowego Vout wzmacniacza operacyjnego w konfiguracji wtórnika napięcia. Na wejścia odwracające i nieodwracające wzmacniacza podane są napięcia, odpowiednio Vin i Vx. Układ zostanie rozłożony na dwa układy. W pierwszym układzie zwarte do masy będzie wejście nieodwracające wzmacniacza, dla tego układu obliczone zostanie napięcie wyjściowe pochodzące od wejścia odwracającego Vout_1. W drugim układzie zwarte do masy będzie wejście odwracające wzmacniacza, dla tego układu obliczone zostanie napięcie wyjściowe pochodzące od wejścia nieodwracającego Vout_2. Zgodnie z zasadą superpozycji napięcie wyjściowe w obwodzie głównym jest sumą napięć wyjściowych od poszczególnych wymuszeń → Vout=Vout_1+Vout_2.