动态电路的时域分析.ppt

《动态电路的时域分析.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章动态电路的时域分析4.1换路定律及初始值的计算4.2一阶电路的零输入响应4.3一阶电路的零状态响应4.4一阶电路的全响应4.5一阶电路的三要素法4.6一阶电路的阶跃响应4.7微分电路与积分电路4.8二阶电路的零输入响应小结学习目标理解并掌握换路定律及初始值的计算。理解并掌握一阶电路的零输入响应。理解并掌握一阶电路的零状态响应。熟练掌握一阶电路的三要素法。理解并掌握一阶电路的阶跃响应。理解并掌握微分电路与积分电路。理解二阶电路的零输入响应能综合地运用电路的分析方法求解较复杂电路。4.1换路定律及初始值的计算4.1.1过渡过程的概念当开关S闭合时,

2、电阻支路的灯泡立即发亮,而且亮度始终不变,说明电阻支路在开关闭合后没有经历过渡过程,立即进入稳定状态。电感支路的灯泡在开关闭合瞬间不亮,图4.1实验电路然后逐渐变亮,最后亮度稳定不再变化。图4.1实验电路电容支路的灯泡在开关闭合瞬间很亮,然后逐渐变暗直至熄灭。这两个支路的现象说明电感支路的灯泡和电容支路的灯泡达到最后稳定，都要经历一段过渡过程。一般说来,电路从一种稳定状态变化到另一种稳定状态的中间过程叫做电路的过渡过程。实际电路中的过渡过程是暂时存在最后消失,故称为暂态过程,简称暂态。图4.1实验电路含有储能元件L、C（或称动态元件）的电路在换路时通常都要产生

3、过渡过程。4.1.2换路定律及初始值的计算1.换路及换路定律设换路的瞬间,用来表示换路前的终了瞬间。用来表示换路后的初始瞬间。这样确定电路的初始状态，也就是确定换路后的初始时，电路中某条支路的电流值或电路中某两点间的电压值。(4——1)在换路瞬间，电容元件的电流有限时，其电压uC不能跃变；电感元件的电压有限时，其电流iL不能跃变，这一结论叫做换路定律。则换路定律可表示为响应在换路后的最初一瞬间（即t=0＋时）的值称为初始值。电容电压的初始值uC(0+)和电感电流的初始值iL(0+)可按换路定律(4-1)式求出。t=0-时的值由换路前的电路求出，换路前电路已处于

4、稳态，此时电容相当于开路，电感相当于短路。其他可以跃变的量的初始值可由t=0+时的等效电路求出。2.求独立初始值(1)作t=0-等效电路,求出uC(0—)和iL(0—);(2)根据换路定律确定出uC(0+)及iL(0+)。3.相关初始值计算(1)用电压为uC(0+)的电压源和电流为iL(0+)的电流源取代原电路中C和L的位置,可得t=0+等效电路;(2)以t=0+等效电路求出相关初始值。4.1.3研究过渡过程产生的实际意义研究电路的过渡过程有着重要的实际意义:一方面是为了便于利用它，例如电子技术中多谐振荡器、单稳态触发器及晶闸管触发电路都应用了RC充放

5、电电路；另一方面，在有些电路中，由于电容的充放电过程可能出现过电压、过电流，进行过渡过程分析可获得预见，以便采取措施防止出现过电压、过电流。例4.1图4.2（a）所示电路中,已知US=18V,R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω,L=0.5H,C=4.7μF,－开关S在t=0时合上,设S合上前电路已进入稳态。试求i1(0+)、i2(0+)、i3(0+)、uL(0+)、uC(0+)。图4.2例4.1图解:第一步,作t=0—等效电路如图4.2（b）所示,这时电感相当于短路,电容相当于开路。第二步,根据t=0—等效电路,计算换路前的电感电流和电容电压:根据换路定

6、律,可得第三步,作t=0+等效电路如图4.2（c）所示,这时电感L相当于一个12A的电流源,电容C相当于一个12V的电压源。第四步,根据t=0+等效电路,计算其它的相关初始值:例4.2图4.3（a）所示电路在t=0时换路,即开关S由位置1合到位置2。设换路前电路已经稳定,求换路后的初始值i1(0+)、i2(0+)和uL(0+)。图4.3例4.2图解(1）作t=0—等效电路如图4.3（b）所示。则有（2）作t=0+等效电路如图7.3（c）所示。由此可得例4.3如图4.4（a）所示电路,t=0时刻开关S闭合,换路前电路无储能。试求开关闭合后各电压、电流的初始

7、值。图4.4例4.3图解（1）根据题中所给定条件,换路前电路无储能,故得出（2）作t=0+等效电路如图4.4（b）所示,这时电容相当于短路,电感相当于开路。则有作业：P134页4.14.24.2一阶电路的零输入响应4.2.1RC电路的零输入响应可用一阶微分方程描述的电路称为一阶电路。除电压源（或电流源）及电阻元件外，只含一个储能元件（电容或电感）的电路都是一阶电路。含有储能元件的电路与电阻电路不同，电阻电路中如果没有独立源就没有响应；含有储能元件时，即使没有独立源，只要储源能元件的或不为零，就可以由它们的初始储能引起响应。由于在这种情况下，电路中并无外电源输

8、入，即输入为零，因而电路中引起的电压或