En ingeniería eléctrica , un circuito equivalente se refiere a un circuito teórico que conserva todas las características eléctricas de un circuito determinado. A menudo, se busca un circuito equivalente que simplifique el cálculo y, en términos más generales, que sea una forma más simple de un circuito más complejo para ayudar en el análisis . [1] En su forma más común, un circuito equivalente se compone de 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, comportándose 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 ser de 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 señal pequeña , como circuitos de válvulas y transistores, linealizando el circuito alrededor del punto Q de polarización de CC , utilizando un circuito equivalente de CA elaborado calculando la resistencia de CA de señal pequeña equivalente de los componentes no lineales en el punto de sesgo.
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 pueden representarse mediante circuitos equivalentes simples de impedancias y fuentes dependientes. Para ser analizada como una red de dos puertos, las corrientes aplicadas al circuito deben satisfacer la condición del puerto : la corriente que ingresa a una terminal de un puerto debe ser igual a la corriente que sale de la otra terminal del puerto. [4] Al linealizar un circuito no lineal alrededor de su punto de operación , se puede hacer una representación de dos puertos para transistores: ver circuitos híbridos de parámetros pi y h .
En los circuitos de energía trifásicos , las fuentes y cargas trifásicas se pueden conectar de dos maneras diferentes, llamadas conexión "triángulo" y conexión "estrella". Al analizar circuitos, a veces se simplifica el análisis al convertir entre circuitos equivalentes en estrella y en triángulo. Esto se puede hacer con la transformada estrella-delta .
Los circuitos equivalentes se pueden utilizar para describir y modelar eléctricamente a) materiales continuos o sistemas biológicos en los que la corriente en realidad no fluye 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 fuentes de voltaje de CC y resistencia (es decir, canales iónicos alimentados por un gradiente iónico a través de la membrana ).