诺顿定理 (Norton's theorem)指的是一个由 电压源 电阻 所组成的具有两个端点的电路系统,都可以在电路上等效于由一个理想 电流源 I 与一个电阻 R 并联的电路。对于单频的交流系统,此定理不只适用于电阻,亦可适用于广义的阻抗。 诺顿等效电路 是用来描述线性电源与阻抗在某个频率下的等效电路,此等效电路是由一个 理想电流源 与一个理想阻抗并联所组成的。
诺顿定理是 戴维宁定理 的一个延伸,于1926年由两人分别提出,他们分别是 西门子公司 研究员汉斯·梅耶尔(1895年-1980年)及 贝尔实验室 工程师爱德华·劳笠·诺顿(1898-1983)。实际上梅耶尔是两人中唯一有在这课题上发表过论文的人,但诺顿只在贝尔实验室内部用的一份技术报告上提及过他的发现。
诺顿定理与 戴维南定理 互为对偶的定理。定理指出,一个含有独立电源线性二端网络N(图1a), 就其外部状态而言,可以用一个 独立电流源 i sc和一个松弛二端网络N0的并联组合来等效(图1b)。其中, i sc是网络N的 短路电流 ,松弛网络N0是将网络 N中的全部独立电源和所有动态元件上的初始条件置零后得到的网络。上述并联组合称为诺顿等效网络。在复频域中等效网络由电流源 I sc和算子阻抗 Y i( s )并联而成(图2)。 I sc( s )是短路电流的 拉普拉斯变换 Y i( s )是松弛网络N0的入端(策动点)导纳。另外,还能导出网络N用于正弦稳态分析和直流分板的等效网络。
求等效电路的关键是求出网络N的 短路电流 和网络N0的入端(策动点)导纳。它们均可通过电子计算机求得。
isc称为短路电流。Ro称为诺顿电阻,也称为 输入电阻 输出电阻 。电流源isc和电阻Ro的并联单口,称为单口网络的诺顿等效电路。在端口电压电流采用关联参考方向时,单口的VCR方程可表示为i= u/R o + is c
在单口网络端口上外加电压源 u ,根据 叠加定理 ,端口电压可以分为两部分组成。分别求出外加电压源单独产生的电流i’= u/Ro 和单口网络内全部独立源产生的电流i"=-isc,然后相加得到端口电压电流关系式:i=i’ + i ”= u/Ro+is c
任何只包含电压源、电流源及电阻的 黑箱 系统,都可以转换成诺顿等效电路
要计算出等效电路,需:
  1. 在AB两端短路(亦即负载电阻为零)的状况下计算输出电流 I AB 。此为 I NO
  2. 在AB两端开路(在没有任何往外电流输出,亦即当AB点之间的阻抗无限大)的状况下计算输出电压 V AB ,此时 R No 等于 V AB 除以 I NO
  • 此等效电路是由一个独立电流 I NO 与一个电阻 R NO 并联所组成。
其中的第2项也可以考虑成:
  • 2a.将原始电路系统中的独立电压源以短路取代,而且将独立电流源以开路取代。
  • 2b.若电路系统中没有非独立电源的话,则 R No 为移走所有独立电源后的电阻 *