1
Diagramy blokowe obwodów
liniowych
X(s)
Y(s)
K(s)
s
X
s
K
s
Y
U
1
(s)
U
3
(s)
U
4
(s)
U
4
(s)
I
2
(s) I
4
(s)
I
1
(s) R
1
R
2
C
3
C
4
s
I
sC
s
U
2
4
4
1
2
4
3
2
R
s
U
s
U
s
I
s
I
s
I
sC
s
U
2
1
3
3
1
1
3
1
1
R
s
U
s
U
s
I
2
Konstruowanie diagramu
blokowego
s
I
sC
s
U
2
4
4
1
2
4
3
2
R
s
U
s
U
s
I
s
I
s
I
sC
s
U
2
1
3
3
1
1
3
1
1
R
s
U
s
U
s
I
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+
+
-
-
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
4
1
sC
2
1
R
3
1
sC
1
1
R
3
Łączenie bloków
X(s)
Y(s)
K
1
(s) K
2
(s)
s
X
s
K
s
Z
1
X(s)
K
1
(s)
Z(s)
K
2
(s)
Y(s)
s
Z
s
K
s
Y
2
s
K
s
K
s
K
2
1
±
X
1
(s)
X(s)
K
1
(s)
K
2
(s)
±
Y(s)
X
2
(s)
X(s)
Y(s)
± K
1
(s) ±
K
2
(s)
s
X
s
K
s
X
1
1
s
X
s
K
s
X
2
2
s
X
s
X
s
Y
2
1
s
X
s
K
s
Y
s
X
s
K
s
K
s
Y
2
1
s
X
s
K
s
X
s
K
s
Y
2
1
s
K
s
K
s
K
2
1
4
Łączenie bloków – sprzężenie
zwrotne
Z(s)
X(s)
K
1
(s)
K
2
(s)
±
Y(s)
X(s)
Y(s)
s
Y
s
K
s
X
s
Z
2
s
Z
s
K
s
Y
1
s
X
s
K
s
Y
s
K
s
K
s
K
2
1
1
1
s
Y
s
K
s
X
s
K
s
Y
2
1
s
Y
s
K
s
K
s
X
s
K
s
Y
2
1
1
s
X
s
K
s
Y
s
K
s
K
s
Y
1
2
1
s
X
s
K
s
K
s
K
s
Y
1
2
1
1
s
K
s
K
s
X
s
K
s
Y
2
1
1
1
s
K
s
K
s
K
s
K
2
1
1
1
5
Przesuwanie punktu
sumowania
X
1
(s)
K
(s)
X
3
(s) ±
X
2
(s)
s
X
s
X
s
K
s
X
3
1
2
X
1
(s)
K
(s)
X
3
(s)
±
X
2
(s)
K
(s)
±
±
s
X
s
K
s
X
s
K
s
X
3
1
2
X
1
(s)
K
(s)
±
X
2
(s)
±
X
3
(s)
X
1
(s)
K
(s)
X
3
(s)
±
X
2
(s)
±
s
K
1
s
X
s
K
s
X
s
X
2
1
3
s
K
s
K
s
X
s
K
s
K
s
X
s
X
2
1
3
s
K
s
K
s
X
s
X
s
X
2
1
3
6
Przesuwanie punktu
próbkowania
X
1
(s)
K
(s)
X
1
(s)
X
2
(s)
K
(s)
X
1
(s)
X
1
(s)
X
2
(s)
s
X
s
K
s
X
1
2
s
K
1
s
X
s
K
s
X
2
1
1
K
(s)
X
2
(s)
X
1
(s)
X
2
(s)
s
X
s
K
s
X
1
2
X
1
(s)
K
(s)
X
2
(s)
X
2
(s)
K
(s)
7
Redukcja schematu
blokowego
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+
+
-
-
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
4
1
sC
2
1
R
3
1
sC
1
1
R
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+
+
-
-
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
4
1
sC
2
1
R
3
1
sC
1
1
R
4
sC
8
Redukcja schematu
blokowego
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+
+
-
-
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
4
1
sC
2
1
R
3
1
sC
1
1
R
4
sC
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+
+
-
-
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
2
4
1
R
sC
3
1
sC
1
1
R
4
sC
s
I
sC
s
U
2
4
4
1
2
4
3
2
R
s
U
s
U
s
I
2
4
4
3
4
1
R
sC
s
U
s
U
s
U
9
Redukcja schematu
blokowego
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+
+
-
-
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
2
4
1
R
sC
3
1
sC
1
1
R
4
sC
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+ -
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
1
1
2
4
R
sC
3
1
sC
1
1
R
4
sC
2
4
4
3
4
1
R
sC
s
U
s
U
s
U
s
U
s
U
R
sC
s
U
4
3
2
4
4
s
U
s
U
R
sC
s
U
3
4
2
4
4
1
1
2
4
3
4
R
sC
s
U
s
U
10
Redukcja schematu
blokowego
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+ -
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
1
1
2
4
R
sC
3
1
sC
1
1
R
4
sC
1
1
2
4
3
4
R
sC
s
U
s
U
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+ -
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
1
1
2
4
R
sC
3
1
sC
1
1
R
4
sC
1
2
4
R
sC
s
U
R
sC
s
U
4
2
4
3
1
11
Redukcja schematu
blokowego
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+ -
-
U
4
(s)
I
2
(s)
I
1
(s)
3
2
4
1
1
sC
R
sC
1
1
R
4
sC
1
2
4
R
sC
s
I
s
I
R
sC
sC
s
U
2
1
2
4
3
4
1
1
s
U
sC
s
I
4
4
2
U
1
(s)
U
3
(s)
+
+ -
-
I
2
(s)
I
1
(s)
3
2
4
1
1
sC
R
sC
1
1
R
4
sC
1
2
4
R
sC
s
I
s
U
sC
R
sC
sC
s
U
1
4
4
2
4
3
4
1
4
2
4
3
1
4
1
1
sC
R
sC
sC
s
I
s
U
U
4
(s)
12
Redukcja schematu
blokowego
U
1
(s)
U
3
(s)
+
-
1
1
R
1
2
4
R
sC
1
4
2
4
3
3
1
4
1
1
R
sC
R
sC
sC
s
U
s
U
s
U
4
2
4
3
1
1
sC
R
sC
sC
U
4
(s)
U
1
(s)
U
3
(s)
+
-
1
2
4
R
sC
1
4
2
4
3
1
1
R
sC
R
sC
sC
U
4
(s)
s
U
R
sC
s
U
4
2
4
3
1
U
1
(s)
1
1
1
2
4
1
4
2
4
3
R
sC
R
sC
R
sC
sC
U
4
(s)
1
1
1
2
4
1
4
2
4
3
1
4
R
sC
R
sC
R
sC
sC
s
U
s
U
13
Grafy przepływowe
Graf sieciowy – obraz geometryczny sieci.
Graf przepływowy – obraz układu równań opisujących sieć.
Grafy przepływowe mają zastosowanie w analizie układów
transmisyjnych. Odwzorowują drogę sygnału od wejścia do wyjścia.
Grafy
przepływowe
Grafy
Masona
Grafy
Coates’a
14
Odwzorowanie układu równań
liniowych
n
n
nn
n
n
n
n
n
n
b
x
a
x
a
x
a
b
x
a
x
a
x
a
b
x
a
x
a
x
a
......
.......
..........
..........
..........
..........
......
......
2
2
1
1
2
2
2
22
1
21
1
1
2
12
1
11
Zapiszmy układ n równań liniowych o n niewiadomych x
n
.
Lub w postaci
macierzowej:
b
x
a
n
x
n
ik
a
a
Macierz współczynników ma
postać:
Wektory – niewiadomych i wyrazów wolnych można zapisać w
postaci:
T
n
x
x
x
x
,....
,
2
1
T
n
b
b
b
b
,....
,
2
1
Wprowadźmy wektor [c] oraz wielkość skalarną x
0
, spełniające
równanie:
0
x
c
b
T
n
c
c
c
c
,....
,
2
1
15
Odwzorowanie układu równań
liniowych
n
n
nn
n
n
n
n
n
n
b
x
a
x
a
x
a
b
x
a
x
a
x
a
b
x
a
x
a
x
a
......
.......
..........
..........
..........
..........
......
......
2
2
1
1
2
2
2
22
1
21
1
1
2
12
1
11
0
x
c
b
0
2
2
1
1
0
2
2
2
22
1
21
0
1
1
2
12
1
11
......
.......
..........
..........
..........
..........
......
......
x
c
x
a
x
a
x
a
x
c
x
a
x
a
x
a
x
c
x
a
x
a
x
a
n
n
nn
n
n
n
n
n
n
16
Konstrukcja grafu
przepływowego
n
n
n
nn
n
n
n
n
n
n
x
x
c
x
a
x
a
x
a
x
x
c
x
a
x
a
x
a
x
x
c
x
a
x
a
x
a
0
2
2
1
1
2
0
2
2
2
22
1
21
1
0
1
1
2
12
1
11
1
......
.......
..........
..........
..........
..........
......
1
......
1
Można zatem układ n równań liniowych przedstawić w postaci:
Lub w postaci
macierzowej:
x
x
c
x
a
0
1
1. Graf zawiera n+1 wierzchołków, którym przyporządkowane
są etykiety - wielkości x
k
, k = 0, 1, …n,
2. Krawędzi grafu skierowanej od wierzchołka x
i
do x
k
,
przyporządkowana jest jej transmitancja α
ik
, równa
współczynnikowi przy wielkości x
i
,
3. Wielkość x
k
wierzchołka, będącego końcem kilku krawędzi
jest równa sumie:
i
i
ik
k
x
x
17
Przykłady grafów
przepływowych
3
3
1
1
0
0
1
x
a
x
a
x
a
x
3
3
1
1
2
x
b
x
b
x
3
3
2
2
1
1
0
0
3
x
c
x
c
x
c
x
c
x
18
Łączenie podsieci
X
0
– wierzchołek
źródłowy, pozostałe to
wierzchołki pośrednie.
19
Zasady upraszczania grafu
przepływowego
1
1
1
2
x
b
a
bx
ax
x
1
2
3
2
1
3
abx
x
bx
x
ax
x
x
3
5
3
3
5
2
2
5
1
1
5
4
4
3
3
4
2
2
4
1
1
bx
a
x
bx
a
x
bx
a
x
bx
x
x
a
x
x
a
x
x
a
x
3
3
5
2
2
5
1
1
5
3
3
4
2
2
4
1
1
4
4
5
bx
a
x
bx
a
x
bx
a
x
x
a
x
x
a
x
x
a
x
bx
x
20
Zasady upraszczania grafu
przepływowego
1
2
2
cx
ax
x
3
3
5
2
2
5
1
1
5
4
5
4
3
3
4
4
2
2
4
4
1
1
4
1
1
1
x
c
ba
x
x
c
ba
x
x
c
ba
x
bx
x
cx
x
a
x
cx
x
a
x
cx
x
a
x
2
1
2
cx
ax
x
a
c
x
x
1
1
2
2
1
3
cx
ax
x
x
3
2
1
3
2
bcx
abx
bx
x
21
Upraszczanie grafu
przepływowego
Przykład - wyznaczyć transmitancje x
3
/
x
0
.
1. Eliminacja wierzchołka x
1,
przez
który przechodzą trzy ścieżki i
jedna pętla
22
Upraszczanie grafu
przepływowego
1. Eliminacja wierzchołka x
1,
przez
który przechodzą trzy ścieżki i
jedna pętla
23
Upraszczanie grafu
przepływowego
1. Eliminacja wierzchołka x
1,
przez
który przechodzą trzy ścieżki i
jedna pętla
24
Upraszczanie grafu
przepływowego
1. Eliminacja wierzchołka x
1,
przez
który przechodzą trzy ścieżki i
jedna pętla
25
Upraszczanie grafu
przepływowego
2. Eliminacja wierzchołka
x
2,
przez który
przechodzi jedna
ścieżka i jedna pętla
26
Upraszczanie grafu
przepływowego
27
Upraszczanie grafu
przepływowego
28
Upraszczanie grafu
przepływowego
1
2
1
1
0
0
1 a
c
b
c
a
c
a
1
2
1
1
3
2
3
3
1 a
c
b
c
a
c
b
c
c
Transmitancja będzie zatem miała
postać:
2
1
1
3
1
2
3
3
1
2
1
1
0
1
0
1
3
1
1
1
1
c
b
c
a
a
c
b
c
a
c
b
c
a
a
c
c
a
x
x
K
29
Obliczanie transmitancji
obwodu liniowego
U
0
U
1
U
3
I
0
Y
0
Z
1
I
2
Y
2
Z
3
1
0
0
0
U
U
Y
I
2
0
1
1
I
I
Z
U
3
1
2
2
U
U
Y
I
2
3
3
I
Z
U
0
3
U
U
K
u
Eliminacja węzła I
0
:
2
1
1
0
1
0
0
1
1
I
Z
U
Y
Z
U
Y
Z
U
2
1
0
0
1
1
I
U
U
Y
Z
U
30
Obliczanie transmitancji
obwodu liniowego
2
1
1
0
1
0
0
1
1
I
Z
U
Y
Z
U
Y
Z
U
2
0
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
I
Y
Z
Z
U
Y
Z
Y
Z
U
2
1
0
0
1
0
1
1
1
I
Z
U
Y
Z
Y
Z
U
31
Obliczanie transmitancji obwodu
liniowego
Eliminacja węzła
U
1
:
2
0
1
1
0
0
1
0
1
1
1
1
I
Y
Z
Z
U
Y
Z
Y
Z
U
3
1
2
2
U
U
Y
I
2
3
3
I
Z
U
3
2
2
0
1
1
2
0
0
1
0
1
2
2
1
1
U
Y
I
Y
Z
Z
Y
U
Y
Z
Y
Z
Y
I
32
Obliczanie transmitancji obwodu
liniowego
3
2
2
0
1
1
2
0
0
1
0
1
2
2
1
1
U
Y
I
Y
Z
Z
Y
U
Y
Z
Y
Z
Y
I
Eliminacja pętli I
2
:
3
2
0
0
1
0
1
2
2
0
1
1
2
2
1
1
U
Y
U
Y
Z
Y
Z
Y
I
Y
Z
Z
Y
I
3
2
0
0
1
0
1
2
0
1
1
2
2
1
1
1
U
Y
U
Y
Z
Y
Z
Y
Y
Z
Z
Y
I
3
0
1
1
2
2
0
0
1
1
2
0
1
0
1
2
2
1
1
1
1
1
U
Y
Z
Z
Y
Y
U
Y
Z
Z
Y
Y
Z
Y
Z
Y
I
2
3
3
I
Z
U
33
Obliczanie transmitancji obwodu
liniowego
Eliminacja węzła
I
2
:
3
0
1
1
2
2
0
0
1
1
2
0
1
0
1
2
2
1
1
1
1
1
U
Y
Z
Z
Y
Y
U
Y
Z
Z
Y
Y
Z
Y
Z
Y
I
2
3
3
I
Z
U
3
0
1
1
2
3
2
0
0
1
1
2
0
1
3
0
1
2
3
1
1
1
1
1
U
Y
Z
Z
Y
Z
Y
U
Y
Z
Z
Y
Y
Z
Z
Y
Z
Y
U
34
Obliczanie transmitancji obwodu
liniowego
Eliminacja pętli
U
3
:
3
0
1
1
2
3
2
0
0
1
1
2
0
1
3
0
1
2
3
1
1
1
1
1
U
Y
Z
Z
Y
Z
Y
U
Y
Z
Z
Y
Y
Z
Z
Y
Z
Y
U
0
0
1
3
2
3
2
0
1
1
2
3
0
1
2
3
1
U
Y
Z
Z
Y
Z
Y
Y
Z
Z
Y
Z
Y
Z
Y
U
35
Zmiana wierzchołka
źródłowego
4
3
2
1
4
dx
cx
bx
ax
x
X
1
– wierzchołek źródłowy
4
3
2
1
1
x
a
d
x
a
c
x
a
b
x
36
Zastosowanie grafów
przepływowych
Obliczyć impedancję wejściową
układu
[A
]
U
1
U
2
I
1
I
2
Równanie łańcuchowe czwórnika
ma postać:
2
22
2
21
1
2
12
2
11
1
I
a
U
a
I
I
a
U
a
U
2
2
2
I
Z
U
Graf przepływowy
obwodu ma postać:
1
1
I
U
Z
we
Aby wierzchołek I
1
był wierzchołkiem źródłowym konieczna jest
inwersja krawędzi I
2
, I
1
.
37
Zastosowanie grafów
przepływowych
1
22
2
22
21
2
1
I
a
U
a
a
I
2
12
2
11
1
I
a
U
a
U
Można teraz
wyeliminować
wierzchołek I
2
:
1
22
12
2
22
21
12
2
11
1
I
a
a
U
a
a
a
U
a
U
1
22
2
2
22
21
2
2
2
2
I
a
Z
U
a
a
Z
I
Z
U
38
Zastosowanie grafów
przepływowych
Eliminując wierzchołek U
2
można uzyskać szukaną postać impedancji
wejściowej:
1
22
12
2
22
21
12
2
11
1
I
a
a
U
a
a
a
U
a
U
1
22
2
2
22
21
2
2
I
a
Z
U
a
a
Z
U
1
22
21
2
22
2
2
1
I
a
a
Z
a
Z
U
1
22
12
1
22
21
2
22
2
21
12
22
11
1
I
a
a
I
a
a
Z
a
Z
a
a
a
a
U
1
1
I
U
Z
we
Zatem
22
12
22
21
2
22
2
21
12
22
11
a
a
a
a
Z
a
Z
a
a
a
a
39
Wyznacznik grafu
przepływowego
n
a
1
det
.........
1
,
,
,
n
m
l
n
m
l
j
i
j
i
k
k
P
P
P
P
P
P
Gdzie Δ jest wyznacznikiem grafu
przepływowego:
P – stanowią transmitancje
pętli.
W grafie pokazanym na rysunku można wskazać pięć
pętli:
.
,
,
,
,
2
1
3
5
2
3
4
1
3
3
3
2
1
1
c
b
a
P
c
b
P
c
a
P
c
P
a
P
4
1
2
1
5
4
3
2
1
1
P
P
P
P
P
P
P
P
P
Uwaga – iloczyny transmitancji pętli dotyczą pętli rozłącznych,
nie mających wspólnego wierzchołka.
40
Macierz współczynników
Na podstawie grafu przepływowego można odtworzyć układ
równań:
2
0
1
fx
ax
x
5
3
1
2
jx
gx
dx
x
5
2
0
3
kx
ex
bx
x
5
2
1
0
4
mx
ix
hx
cx
x
5
4
5
nx
lx
x
2
1
0
fx
x
ax
5
3
2
1
0
jx
gx
x
dx
5
3
2
0
kx
x
ex
bx
5
4
2
1
0
mx
x
ix
hx
cx
5
4
1
0
x
n
lx
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
n
l
m
i
h
k
e
j
g
d
f
a
41
Macierz współczynników
W grafie pokazanym na rysunku
można wskazać następujące pętle:
.
,
,
,
,
,
,
,
8
7
6
5
4
3
2
1
ilj
P
fhlj
P
gilk
P
gfhlk
P
lm
P
eg
P
df
P
n
P
4
3
4
2
3
1
2
1
1
P
P
P
P
P
P
P
P
P
k
k
Uwaga – inne iloczyny transmitancji pętli nie są rozłączne.
Zatem:
eglm
dflm
neg
ndf
ilj
fhlj
gilk
gfhlk
lm
eg
df
n
1
42
Reguła Masona
Nie wymaga przekształceń grafu
przepływowego.
Reguła Masona stosuje się do grafu przepływowego zawierającego co
najmniej jeden wierzchołek źródłowy.
Jeżeli x
0
będzie wierzchołkiem źródłowym a x
k
będzie wierzchołkiem
odbiorczym to każda ścieżka w grafie przepływowym pomiędzy tymi
wierzchołkami tworzy kaskadę.
Jeżeli wyznacznik grafu przepływowego jest różny od zera zachodzi
zależność:
i
i
i
k
T
x
x
0
T
i
jest transmitancją i-tej kaskady, a Δ
i
jest wyznacznikiem
największego podgrafu wierzchołkowo rozłącznego z kaskadą
T
i
. Sumowanie odbywa się dla wszystkich kaskad (x
0
, x
k
).
43
Obliczanie transmitancji
z wykorzystaniem reguły
Masona
Przykład A:
Obliczyć transmitancję x
3
/ x
0
.
W grafie pokazanym na rysunku można
wskazać pięć pętli:
.
,
,
,
,
2
1
3
5
2
3
4
1
3
3
3
2
1
1
c
b
a
P
c
b
P
c
a
P
c
P
a
P
4
1
2
1
5
4
3
2
1
1
P
P
P
P
P
P
P
P
P
oraz obliczyć wyznacznik grafu:
44
Obliczanie transmitancji
z wykorzystaniem reguły
Masona
1
1
1
3
2
1
1
2
1
0
3
1
0
2
0
1
a
c
b
a
T
c
a
T
c
T
2
3
1
3
1
2
1
3
2
3
1
3
3
1
2
1
0
1
0
1
0
3
3
2
2
1
1
0
3
1
1
c
b
a
c
a
c
b
a
c
b
c
a
c
a
c
b
a
c
a
a
c
T
T
T
x
x
Istotne kaskady:
ścieżki pomiędzy
wierzchołkami x
0
i
x
3
.
Wyznacznik
dla T
1
k
k
a
P
1
1
1
1
Pozostałe wyznaczniki są równe
jedności ponieważ podgrafy
zawierają mniej niż dwa węzły.
45
Obliczanie transmitancji
z wykorzystaniem reguły
Masona
Przykład B:
Obliczyć transmitancję K(s) = U
2
/
U
1
.
αI
1
A
B
R
1
R
2
C
1
C
2
I
1
I
2
U
1
U
3
U
2
1
3
1
1
R
U
U
I
2
1
1
3
1
1
I
I
sC
U
2
2
3
2
R
U
U
I
2
1
2
2
1
I
I
sC
U
46
Obliczanie transmitancji
z wykorzystaniem reguły Masona
W grafie przepływowym można
wskazać cztery pętle:
.
,
1
,
1
,
1
2
1
2
1
2
4
2
2
3
1
2
2
1
1
1
C
C
R
R
s
P
C
sR
P
C
sR
P
C
sR
P
3
1
4
3
2
1
1
P
P
P
P
P
P
wyznacznik
grafu:
Tylko pętle P
1
i P
3
są rozłączne zatem
2
1
2
1
2
2
2
2
2
2
1
1
1
2
1
2
1
2
1
C
C
R
R
s
C
R
C
R
C
R
C
R
s
C
C
R
R
s
47
Obliczanie transmitancji
z wykorzystaniem reguły Masona
W grafie przepływowym można
wskazać dwie kaskady:
1
2
1
2
2
2
1
2
1
2
2
1
2
1
2
1
1
1
1
1
C
sR
C
sR
P
C
sR
T
C
C
R
R
s
T
1
1
2
2
2
2
2
1
1
1
2
2
1
1
2
1
2
2
2
1
1
1
2
C
R
C
R
C
R
C
R
s
C
R
C
R
s
C
R
s
T
T
U
U
s
K