Πρόλογος vii περιεχομενα ΜΕΡΟΣ ΠΡΩΤΟ: Κυκλώματα Συνεχούς Ρεύματος... 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ... 3 1.1 Εισαγωγή...4 1.2 Συστήματα και Μονάδες...5 1.3 Φορτίο και Ρεύμα...6 1.4 Δυναμικό...9 1.5 Ισχύς και Ενέργεια...10 1.6 Στοιχεία Κυκλώματος...14 1.7 Εφαρμογές...17 1.7.1 Καθοδικός Σωλήνας Τηλεόρασης...17 1.7.2 Λογαριασμός Ηλεκτρικού ρεύματος...18 1.8 Επιλύοντας Προβλήματα...19 1.9 Περίληψη...22 Ερωτήσεις Επανάληψης...23 Προβλήματα...23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Θεμελιώδεις Νόμοι... 29 2.1 Εισαγωγή...30 2.2 Ο νόμος του Ohn...30 2.3 Κόμβοι, Κλάδοι και Βρόχοι...36 2.4 Οι νόμοι του Kirchhoff...38 2.5 Αντιστάσεις σε Σειρά και Διαίρεση Τάσης...44 2.6 Παράλληλες Αντιστάσεις και Διαίρεση Ρεύματος...46 2.7 Μετασχηματισμοί Αστέρα Τριγώνου...54 2.8 Εφαρμογές...60 2.8.1 Συστήματα Ηλεκτροφωτισμού...60 2.8.2 Σχεδίαση Οργάνων Μέτρησης Συνεχών (dc) Μεγεθών...62 2.9 Περίληψη...66 Ερωτήσεις Επανάληψης...67 Προβλήματα...68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: μeθοδοι αναλυσησ... 85 3.1 Εισαγωγή...86 3.2 Ανάλυση Κόμβων...86 3.3 Ανάλυση Κόμβων Όταν Υπάρχουν Πηγές Τάσης...93 3.4 Ανάλυση Βρόχων...97 3.5 Ανάλυση βρόχων σε Κύκλωμα με Πηγές Ρεύματος...102 3.6 Ανάλυση Κόμβων και Βρόχων με Επιθεώρηση...105 3.7 Η Ανάλυση Κόμβων Έναντι της Μεθόδου των Βρόχων...109 3.8 Ανάλυση Κυκλωμάτων με το PSpice... 110 3.9 Εφαρμογές: Κυκλώματα DC με τρανζίστορς... 112 3.10 Περίληψη... 117 Ερωτήσεις Επανάληψης... 117 Προβλήματα... 119 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: θεωρηματα κυκλωματων... 135 4.1 Εισαγωγή...136 4.2 Γραμμικότητα...136 4.3 Υπέρθεση...138 4.4 Μετασχηματισμός Πηγών...143 4.5 To Θεώρημα του Thevenin...146 4.6 Το Θεώρημα του Norton...154 4.7 Αποδείξεις των Θεωρημάτων Thevenin και Norton...157 4.8 Μέγιστη μεταφορά ισχύος...159
viii Περιεχόμενα Πρόλογος 4.9 Επαλήθευση Των Θεωρημάτων μέσω Του Pspice...161 4.10 Εφαρμογές...164 4.10.1 Μοντελοποίηση Πηγών...164 4.10.2 Μέτρηση Αντιστάσεων...167 4.11 Περίληψη...170 Ερωτήσεις Επανάληψης...170 Προβλήματα...171 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: tελεστικοι Ενισχυτεσ... 189 5.1 Εισαγωγή...190 5.2 Τελεστικοί Ενισχυτές...190 5.3 Ιδανικοί Τελεστικοί Ενισχυτές...194 5.4 Ενισχυτής Αναστροφής Πολικότητας...196 5.5 Ενισχυτής Διατήρησης Πολικότητας...199 5.6 Αθροιστικός Ενισχυτής...201 5.7 Ενισχυτής Διαφοράς...202 5.8 Κυκλώματα Τελεστικών Ενισχυτών Σε Σειρά...205 5.9 Ανάλυση Κυκλωμάτων Τελεστικών Ενισχυτών με Χρήση του PSpice...208 5.10 Εφαρμογές...209 5.10.1 Ψηφιοαναλογικός Μετατροπέας...210 5.10.2 Ενισχυτές Οργάνων Μέτρησης...212 5.11 Περίληψη...213 Ερωτήσεις Επανάληψης...214 Προβλήματα...215 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: πυκνωτεσ και πηνια... 231 6.1 Εισαγωγή...232 6.2 Πυκνωτές...232 6.3 Σε Σειρά και Παράλληλη Συνδεσμολογία Πυκνωτών...239 6.4 Πηνία...242 6.5 Σε Σειρά και Παράλληλα Πηνία...247 6.6 Εφαρμογές...251 6.6.1 Ολοκληρωτής...251 6.6.2 Διαφοριστής...253 6.6.3 Αναλογικός Υπολογιστής...254 6.7 Περίληψη...257 Ερωτήσεις Επανάληψης...258 Προβλήματα...259 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7: ΚυΚΛΩΜΑΤΑ ΠΡΩΤΗΣ ΤΑΞΗΣ... 273 7.1 Εισαγωγή...274 7.2 Κυκλώματα RC χωρίς πηγές...274 7.3 Κυκλώματα RL χωρίς πηγές...280 7.4 Ιδιόμορφες Συναρτήσεις (Singularity Functions)...286 7.5 Βηματική Απόκριση Κυκλωμάτων RC...295 7.6 Βηματική Απόκριση κυκλώματος RL...301 7.7 Κυκλώματα Τελεστικών Ενισχυτών Πρώτης Τάξης...306 7.8 Ανάλυση Μεταβατικής Απόκρισης μέσω του Λογισμικού PSpice... 311 7.9 Εφαρμογές...315 7.9.1 Κυκλώματα Καθυστέρησης...315 7.9.2 Φωτογραφικό φλας...316 7.9.3 Κυκλώματα Ηλεκτρονόμων...318 7.9.4 Κύκλωμα Ανάφλεξης Καυσίμου Αυτοκινήτων...319 7.10 Περίληψη...320 Ερωτήσεις επανάληψης...321 Προβλήματα...322 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8: ΚυΚΛΩΜΑΤΑ δευτερησ ΤΑΞΗΣ... 337 8.1 Εισαγωγή...338 8.2 Προσδιορισμός Αρχικών και Τελικών Τιμών...339 8.3 Κυκλώματα RLC χωρίς πηγές...343 8.4 Παράλληλη Συνδεσμολογία RLC χωρίς Πηγές...350 8.5 Βηματική Απόκριση Κυκλώματος RLC Σειράς...355
Περιεχόμενα Πρόλογος ix 8.6 Βηματική Απόκριση Παράλληλου Κυκλώματος RLC...360 8.7 Γενικευμένα Κυκλώματα 2ης Τάξης...362 8.8 Κυκλώματα Τελεστικών Ενισχυτών 2ης Τάξης...367 8.9 Ανάλυση Κυκλωμάτων RLC με χρήση του PSpice...370 8.10 Δυισμός...373 8.11 Εφαρμογές...376 8.11.1 Σύστημα Ανάφλεξης Καυσίμου...376 8.11.2 Κυκλώματα Εξομάλυνσης...378 8.12 Περίληψη...379 Ερωτήσεις Επανάληψης...380 Προβλήματα...381 ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ κυκωματα εναλλασσομενου ρευματοσ... 394 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9: ημιτονοειδη μεγεθη και φασορεσ... 395 9.1 Εισαγωγή...396 9.2 Ημιτονοειδή...397 9.3 Φάσορες...401 9.4 Σχέσεις Μεταξύ Φασικών Αναπαραστάσεων για τα Στοιχεία Κυκλωμάτων...409 9.5 Σύνθετη Αντίσταση και Σύνθετη Αγωγιμότητα... 411 9.6 Οι Νόμοι του Kirchhoff στο Πεδίο της Συχνότητας...414 9.7 Συνδεσμολογίες Σύνθετων Αντιστάσεων...415 9.8 Εφαρμογές...420 9.8.1 Κυκλώματα Ολίσθησης Φάσης...420 9.8.2 Γέφυρες AC...423 9.9 Περίληψη...426 Ερωτήσεις Επανάληψης...427 Προβλήματα...427 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 10: αναλυση ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΗΜΙΤΟΝΟΕΙΔΩΝ...439 10.1 Εισαγωγή...440 10.2 Ανάλυση Κόμβων...440 10.3 Ανάλυση Βρόχων...442 10.4 Θεώρημα της Υπέρθεσης...446 10.5 Μετασχηματισμός Πηγών...449 10.6 Ισοδύναμα Κυκλώματα Thevenin και Norton...450 10.7 Κυκλώματα AC Τελεστικών Ενισχυτών...454 10.8 Ανάλυση Κυκλωμάτων AC μέσω του PSpice...456 10.9 Εφαρμογές...459 10.9.1 Πολλαπλασιαστής Χωρητικότητας...459 10.9.2 Ταλαντωτές...461 10.10 Περίληψη...463 Ερωτήσεις Επανάληψης...463 Προβλήματα...465 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 11: Η ΙΣΧΥΣ ΣΤΑ kυκλωματα αc...481 11.1 Εισαγωγή...482 11.2 Στιγμιαία και Μέση Ισχύς...482 11.3 Απόδοση Μέγιστης Μέσης Ισχύος...487 11.4 Ενεργός Τιμή (Τιμή RMS)...490 11.5 Φαινομένη Ισχύς Και Συντελεστής Ισχύος...493 11.6 Μιγαδική Ισχύς...496 11.7 Διατήρηση της Ενέργειας στα Κυκλώματα AC...500 11.8 Διόρθωση Συντελεστή Ισχύος...503 11.9 Εφαρμογές...505 11.9.1 Μέτρηση Ισχύος...505 11.9.2 Κόστος Ηλεκτρικής Κατανάλωσης...508 11.10 Περίληψη...510 Ερωτήσεις Επανάληψης... 511 Προβλήματα...512
x Περιεχόμενα Πρόλογος ΚΕΦΑΛΑΙΟ 12: ΤΡΙΦΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ...527 12.1 Εισαγωγή...528 12.2 Συμμετρικές Τριφασικές Τάσεις...529 12.3 Συμμετρική Συνδεσμολογία Αστέρα Αστέρα...532 12.4 Συμμετρική Συνδεσμολογία Αστέρα-Τριγώνου...535 12.5 Συμμετρικά Συστήματα Τριγώνου-Τριγώνου...538 12.6 Συμμετρικά Συστήματα Τριγώνου-Αστέρα...539 12.7 Ισχύς Συμμετρικού Συστήματος...542 12.8 Μη Συμμετρικά Τριφασικά Συστήματα...547 12.9 Ανάλυση Τριφασικών Κυκλωμάτων μέσω του PSpice...551 12.10 Εφαρμογές...555 12.10.1 Μέτρηση Ισχύος Τριφασικών Κυκλωμάτων...556 12.10.2 Καλωδίωση Οικιακών Εγκαταστάσεων...560 12.11 Περίληψη...562 Ερωτήσεις Επανάληψης...563 Προβλήματα...564 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 13: ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΣΥΖΕΥΓΜΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ...577 13.1 Εισαγωγή...578 13.2 Αμοιβαία Επαγωγή...578 13.3 Ενέργεια Συζευγμένου Κυκλώματος...585 13.4 Γραμμικοί Μετασχηματιστές...588 13.5 Ιδανικοί Μετασχηματιστές...593 13.6 Ιδανικοί Αυτομετασχηματιστές...600 13.7 Τριφασικοί Μετασχηματιστές...603 13.8 Ανάλυση Μαγνητικά Συζευγμένων Κυκλωμάτων μέσω του PSpice...605 13.9 Εφαρμογές...609 13.9.1 Οι Μετασχηματιστές ως διατάξεις ηλεκτρικής απομόνωσης...610 13.9.2 Οι μετασχηματιστές ως Διατάξεις Προσαρμογής Σύνθετης Αντίστασης... 611 13.9.3 Διανομή Ισχύος...613 13.10 Περίληψη...614 Ερωτήσεις Επανάληψης...615 Προβλήματα...616 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14:αποΚριση συχνοτητασ...633 14.1 Εισαγωγή...633 14.2 Συνάρτηση Μεταφοράς...634 14.3 Η κλίμακα Decibel...637 14.4 Διαγράμματα Bode...639 14.5 Συντονισμός Σειράς...649 14.6 Παράλληλος Συντονισμός...654 14.7 Παθητικά Φίλτρα...656 14.7.1 Χαμηλοπερατά φίλτρα...658 14.7.2 Υψιπερατά φίλτρα...658 14.7.3 Ζωνοπερατά φίλτρα...659 14.7.4 Ζωνοφρακτικά φίλτρα...660 14.8 Ενεργά Φίλτρα...662 14.8.1 Χαμηλοπερατά Φίλτρα Πρώτης Τάξης...663 14.8.2 Υψιπερατά Φίλτρα Πρώτης Τάξης...663 14.8.3 Ζωνοπερατά Φίλτρα...664 14.8.4 Ζωνοφρακτικά Φίλτρα...665 14.9 Κλιμάκωση...668 14.9.1 Κλιμάκωση Μέτρου...668 14.9.2 Κλιμάκωση Συχνότητας...669 14.9.3 Κλιμάκωση Μέτρου και Συχνότητας...670 14.10 Απόκριση Συχνότητας με Χρήση Του PSpice...671 14.11 Υπολογισμοί Με Χρήση Του MATLAB...674 14.12 Εφαρμογές...675 14.12.1 Ραδιοφωνικός Δέκτης...676 14.12.2 Τονικό Τηλέφωνο...678 14.12.3 Κύκλωμα Διασταύρωσης...679
Περιεχόμενα Πρόλογος xi 14.13 Περίληψη...680 Ερωτήσεις Επανάληψης...682 Προβλήματα...682 ΜΕΡΟΣ ΤΡΙΤΟ: ΠΡΟΗΓΜΕΝΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ... 694 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 15: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΜετασχηματισμΟ Laplace...695 15.1 Εισαγωγή...696 15.2 Ορισμός του Μετασχηματισμού Laplace...696 15.3 Ιδιότητες του Μετασχηματισμού Laplace...699 15.4 Αντίστροφος Μετασχηματισμός Laplace...709 15.4.1 Απλοί Πόλοι...709 15.4.2 Πολλαπλοί Πόλοι...710 15.4.3 Μιγαδικοί Πόλοι... 711 15.5 Το Συνελικτικό Ολοκλήρωμα...715 15.6 Εφαρμογή στις Ολοκληρωτικές-Διαφορικές Εξισώσεις...724 15.7 Περίληψη...725 Ερωτήσεις Επανάληψης...726 Προβλήματα...727 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 16: EΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜετασχηματισμΟΥ Laplace...733 16.1 Εισαγωγή...734 16.2 Μοντέλα Στοιχείων Κυκλωμάτων...734 16.3 Ανάλυση Κυκλωμάτων...740 16.4 Συναρτήσεις Μεταφοράς...743 16.5 Μεταβλητές Κατάστασης...748 16.6 Εφαρμογές...754 16.6.1 Ευστάθεια Κυκλωμάτων...755 16.6.2 Σύνθεση Κυκλωμάτων...758 16.7 Περίληψη...762 Ερωτήσεις Επανάληψης...763 Προβλήματα...764 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 17: σειρεσ FOURIER...773 17.1 Εισαγωγή...774 17.2 Τριγωνομετρικές Σειρές Fourier...774 17.3 Συμμετρίες...782 17.3.1 Άρτια Συμμετρία...782 17.3.2 Περιττή Συμμετρία...784 17.3.3 Συμμετρία Ημικύματος...785 17.4 Εφαρμογές Στα Ηλεκτρικά Κυκλώματα...790 17.5 Μέση Ισχύς και Τιμές RMS...794 17.6 Εκθετικές Σειρές Fourier...797 17.7 Ανάλυση Fourier με Χρήση του PSpice...802 17.7.1 Διακριτός Μετασχηματισμός Fourier...803 17.7.2 Γρήγορος Μετασχηματισμός Fourier (FFT)...804 17.8 Εφαρμογές...807 17.8.1 Αναλυτές Φάσματος...808 17.8.2 Φίλτρα...809 17.9 Περίληψη...810 Ερωτήσεις Επανάληψης...812 Προβλήματα...812 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 18: ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ FOURIER...823 18.1 Εισαγωγή...824 18.2 Ορισμός Του Μετασχηματισμού Fourier...824 18.3 Ιδιότητες του Μετασχηματισμού Fourier...829 18.4 Εφαρμογές στα Ηλεκτρικά Κυκλώματα...841 18.5 Το Θεώρημα του Parseval...843 18.6 Σύγκριση των Μετασχηματισμών Laplace και Fourier...846 18.7 Εφαρμογές...846
xii Περιεχόμενα Πρόλογος 18.7.1 Διαμόρφωση πλάτους...846 18.7.2 Δειγματοληψία...848 18.8 Περίληψη...850 Ερωτήσεις Επανάληψης...850 Προβλήματα...851 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19: ΔΙΘΥΡΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ...859 19.1 Εισαγωγή...860 19.2 Παράμετροι Σύνθετης Αντίστασης...861 19.3 Παράμετροι Σύνθετης Αγωγιμότητας...865 19.4 Υβριδικές Παράμετροι...869 19.5 Παράμετροι Μετάδοσης Σήματος...874 19.6 Σχέσεις Μεταξύ Παραμέτρων...877 19.7 Συνδεσμολογίες Δίθυρων Κυκλωμάτων...881 19.8 Υπολογισμός των Παραμέτρων Δίθυρων Κυκλωμάτων με Χρήση του PSpice...886 19.9 Εφαρμογές...889 19.9.1 Κυκλώματα με Τρανζίστορς...889 19.9.2 Σύνθεση Κλιμακωτών Κυκλωμάτων...894 19.10 Περίληψη...897 Ερωτήσεις Επανάληψης...898 Προβλήματα...899 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: Συστήματα Εξισώσεων και Αντιστροφή Πινάκων...911 Α.1 Ο Κανόνας τού Cramer... 911 Α.2 Αντιστροφή πινάκων...915 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β: ΜΙΓΑΔΙΚΟΙ αριθμοι... 919 Β.1 Αναπαράσταση Μιγαδικών Αριθμών...919 Β.2 Πράξεις Μεταξύ Μιγαδικών Αριθμών...921 Β.3 Ο Τύπος τού Euler...923 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ C: MAΘΗΜΑΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ... 925 C.1 Λύσεις δευτεροβάθμιας εξίσωσης...925 C.2 Τριγωνομετρικές Ταυτότητες...925 C.3 Υπερβολικές Συναρτήσεις...926 C.4 Παράγωγοι...926 C.5 Αόριστα Ολοκληρώματα...927 C.6 Ορισμένα Ολοκληρώματα...928 C.7 Ο Κανόνας του L Hopital...928 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ D: TO ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ PSPICE ΓΙΑ WINDOWS... 929 D.1 Κέντρο Σχεδίασης για το Λειτουργικό Σύστημα Windows...930 D.2 Δημιουργία Κυκλωμάτων...930 D.3 Ανάλυση dc...935 D.4 Ανάλυση Μεταβατικής Κατάστασης...941 D.5 Ανάλυση AC/Απόκριση Συχνότητας...947 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ E: EΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟ ΜΑΤLΑΒ... 925 Ε.1 Βασικά Στοιχεία του MATLAB...953 Ε.2 Ανάλυση Κυκλωμάτων DC...961 Ε.3 Ανάλυση Κυκλωμάτων ΑC...963 Ε.4 Απόκριση Συχνότητας...968 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ F: Ανάλυση Κυκλωμάτων με το λογισμικο KCIDE... 971 F.1 Εργαστείτε με το KCIDE για την Ανάλυση Κυκλωμάτων...971 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ g: Απαντησεισ στα προβληματα περιττησ αριθμησησ... 977 βιβλιογραφια... 1003 λεξικο ορων... 1005 ευρετηριο...1011