《RC一阶电路分析》PPT课件

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1、一阶电路的时域分析崔怀林一阶电路的时域分析学习目标理解动态元件L、C的特性，并能熟练应用于电路分析。弄懂动态电路方程的建立及解法。深刻理解零输入响应、零状态响应、暂态响应、稳态响应的含义，并掌握它们的分析计算方法。掌握一阶电路的仿真分析方法。理解掌握RC微分电路和积分电路的特点及构成条件一、一阶电路的概念电阻电路动态电路代数方程微分方程对一阶电路的分析，可归结为对简单RC和RL电路的分析二、一阶RC电路的时域分析图示电路，设开关S在t=0时闭合，且uC=uC(0-)=U0，，求解开关S在t=0时闭合后电路中的

2、电流与电压变化规律（电路响应）。由kVL得：uR+uc=US而uR=Ri=所以有：代入初始条件uC(0+)=U0得A=U0-US该式为一阶常系数非齐次微分方程，其解由两部分组成：一部分是它相应的齐次微分方程的通解uCh，也称为齐次解；另一部分是该非齐次微分方程的特解uCP，即uc=uch+ucpucp=k=US三、一阶RC电路响应的讨论1.暂态响应与稳态响应全响应=暂态响应+稳态响应2.若US＝0，则零输入响应令τ=RC，称τ为时间常数,反映uc按指数规律衰减的快慢程度。零输入响应1i+-UCISR0R2C(

3、a)+-+-uCCi(b)当t=0时，uC(0-)=U0，当t=τ时，uc(τ)=0.368U0，当t=4τ时，uc(4τ)=0.0183U0。当t=4~5τ时，工程上即认为电容的初始储能已被全部消耗。三、一阶RC电路响应的讨论零状态响应3.若U0＝0，则3.若U0＝0，则当t=0时，uc(0)=0，当t=τ时，uc(τ)=0.632US，即在零状态响应中，电容电压上升到稳态值uc=(∞)=US的63.2%所需的时间是τ。而当t=4~5τ时，uc上升到其稳态值US的98.17%~99.3%，一般认为充电过程即

4、告结束。由以上分析可知，零输入响应和零状态响应都是全响应的一种特殊情况。全响应=零输入响应+零状态响应即当电路中既有外加激励，又有储能元件的初始储能时，电路的响应是两种激励各自所产生响应的叠加。四、基于网络资源学习一阶电路的时域分析1.网络资源：《电路与电子学》学习网站中的在线学习第四章第1～3节；《电子电路仿真平台》专题电路中的一阶RC电路分析四、基于网络资源学习一阶电路的时域分析2.学习目标与要求：(1)如何在仿真平台上对一阶电路进行仿真分析(2）仿真理解分析一阶RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应。

5、(3）改变R、C参数，观察其电压波形，体会时间常数意义。(4）给RC电路输入脉冲序列，仿真理解分析当时间常数远远大于和远远小于脉冲持续宽度时，电容、电阻的电压波形变化规律，可得到什么结论？四、基于网络资源学习一阶电路的时域分析小组协作、讨论学习总结含有动态元件L、C的电路称为动态电路电容C:电容L:电路过渡过程电路结构或参数突然改变时，电容电压和电感电流不能跃变，即能量不能跃变uC(0+)=uC(0-)，iL(0+)=iL(0-)，电路中的电量从其初始值以指数规律向其稳态值过渡，其衰减或上升的快慢程度取决于时

6、间常数。动态电路需用微分方程来描述。τ=RCτ=L/R（3）零输入响应：当外加激励为零，仅有动态元件初始储能所产生所激发的响应。零输入响应：电路的初始储能为零仅由输入产生的响应。全响应：由电路的初始状态和外加激励共同作用而产生的响应，叫全响应。全响应=零输入响应+零状态响应全响应=暂态响应+稳态响应全响应=固有响应+强制响应（4）RC微分电路：时间常数远小于输入脉冲的宽度输出电压从电阻端取出（5）RC积分电路：时间常数远大于输入脉冲的宽度输出电压从电容端取出