En ingeniería eléctrica , un circuito equivalente se refiere a un circuito teórico que conserva todas las características eléctricas de un circuito dado. A menudo, se busca un circuito equivalente que simplifique el cálculo y, de manera más amplia, que sea una forma más simple de un circuito más complejo para facilitar el análisis . [1] En su forma más común, un circuito equivalente está formado por elementos pasivos lineales . Sin embargo, se utilizan circuitos equivalentes más complejos que también se aproximan al comportamiento no lineal del circuito original. Estos circuitos más complejos a menudo se denominan macromodelos del circuito original . Un ejemplo de macromodelo es el circuito de Boyle para el amplificador operacional 741. [2]
Una de las propiedades más sorprendentes de la teoría de circuitos lineales se relaciona con la capacidad de tratar cualquier circuito de dos terminales, sin importar cuán complejo sea, como si se comportara solo como una fuente y una impedancia, que tienen cualquiera de dos formas de circuito equivalentes simples: [1] [3]
Sin embargo, la impedancia única puede tener una complejidad arbitraria (en función de la frecuencia) y puede ser irreducible a una forma más simple.
En los circuitos lineales , debido al principio de superposición , la salida de un circuito es igual a la suma de la salida debida únicamente a sus fuentes de CC y la salida de sus fuentes de CA únicamente. Por lo tanto, la respuesta de CC y CA de un circuito a menudo se analiza de forma independiente, utilizando circuitos equivalentes de CC y CA separados que tienen la misma respuesta que el circuito original a las corrientes de CC y CA respectivamente. La respuesta compuesta se calcula sumando las respuestas de CC y CA:
Esta técnica a menudo se extiende a circuitos no lineales de pequeña señal , como circuitos de tubos y transistores, linealizando el circuito alrededor del punto Q del punto de polarización de CC , utilizando un circuito equivalente de CA realizado calculando la resistencia de CA de pequeña señal equivalente de los componentes no lineales en el punto de polarización.
Los circuitos lineales de cuatro terminales en los que se aplica una señal a un par de terminales y se toma una salida de otro, a menudo se modelan como redes de dos puertos . Estos se pueden representar mediante circuitos equivalentes simples de impedancias y fuentes dependientes. Para analizarlos como una red de dos puertos, las corrientes aplicadas al circuito deben satisfacer la condición de puerto : la corriente que ingresa a un terminal de un puerto debe ser igual a la corriente que sale del otro terminal del puerto. [4] Al linealizar un circuito no lineal sobre su punto de operación , se puede hacer una representación de dos puertos para transistores: consulte circuitos híbridos de parámetros pi y h .
En los circuitos de potencia trifásicos , las fuentes y cargas trifásicas se pueden conectar de dos maneras diferentes, llamadas conexión en "delta" y conexión en "estrella". Al analizar circuitos, a veces resulta más sencillo realizar el análisis convirtiendo entre circuitos en estrella y en delta equivalentes. Esto se puede hacer con la transformada estrella-delta .
El comportamiento eléctrico de una celda de batería de iones de litio suele aproximarse mediante un modelo de circuito equivalente . Dicho modelo consta de un generador de voltaje accionado por el estado de carga , que representa el voltaje de circuito abierto de la celda, una resistencia que representa la resistencia interna de la celda y algunos paralelos RC para simular los transitorios de voltaje dinámico.
Los circuitos equivalentes se pueden utilizar para describir y modelar eléctricamente a) materiales continuos o sistemas biológicos en los que la corriente no fluye realmente en circuitos definidos o b) reactancias distribuidas, como las que se encuentran en líneas eléctricas o devanados, que no representan componentes discretos reales. [5] Por ejemplo, una membrana celular se puede modelar como una capacitancia (es decir, la bicapa lipídica ) en paralelo con combinaciones de fuente de voltaje de CC- resistencia (es decir, canales iónicos alimentados por un gradiente de iones a través de la membrana ).