《动态电路分析》PPT课件.ppt

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1、第三章动态电路分析第三章动态电路分析本章主要内容动态电路的基本概念一阶电路的分析阶跃信号与阶跃响应二阶电路简介第三章动态电路分析学习目标深刻理解零输入响应、零状态响应、全响应的含义，并掌握它们的分析计算方法。掌握动态电路方程的建立及解法。熟练掌握输入为直流信号激励下的一阶电路的三要素分析法。3.1动态电路的基本概念电阻电路与动态电路电阻电路：电路中仅由电阻元件和电源元件构成。(即时电路)KCL、KVL方程和元件特性均为代数方程。描述电路的方程为代数方程。动态电路：含储能元件L、C。(记忆电路)KCL、KVL方程仍为代数方程，而元件方程中含微分或积分形式。因此描述电路的方程为微

2、分方程。3.1动态电路的基本概念动态电路定义:含有电容和电感等储能元件的电路.对含有或简化后含有一个储能元件的电路，称为一阶电路.含有或简化后含有两个储能元件的电路，称为二阶电路.稳态与暂态稳态：电路的响应稳恒不变或按周期规律变化.暂态：电路中含有储能元件时,由于电路结构或元件参数的变化,使电路的响应从一个稳态到另一个稳态的过渡过程.3.1动态电路的基本概念什么是电路的过渡过程？S未动作前S接通电源后进入另一稳态i=0,uC=0i=0,uC=USS+–uCUSRCiS+–uCUSRCi过渡过程：电路由一个稳态过渡到另一个稳态需要经历的过程。稳定状态(稳态)过渡状态(动态)3.

3、1动态电路的基本概念uCtt1USO初始状态过渡状态新稳态过渡过程产生的原因：1.电路中含有储能元件(内因)能量不能跃变2.电路结构或电路参数发生变化(外因)支路的接入、断开；开路、短路等S+–uCUSRCi+uSR1R2R3参数变化换路+–uCC+uSR1R33.1动态电路的基本概念是否含动态储能元件的电路就一定有暂态呢?否,在直流激励下,电容相当于开路,电感相当于短路,所以含电容电感的电路在直流激励下处于稳态.换路定义：由于电路结构的改变或元件参数的突然变化,从而使电路由稳态进入暂态的过程.换路在瞬间进行,设换路时刻为0;0_:换路前接近换路的一瞬间;0+:换路后的初

4、始瞬间;换路定律换路定律定义：指若电容电流、电感电压为有限值，则uC、iL不能跃变，即换路前后一瞬间的uC、iL是相等的。CiuC+–换路瞬间，若电容电流保持为有限值，则电容电压（电荷）换路前后保持不变。LiLu+–换路瞬间，若电感电压保持为有限值，则电感电流（磁链）换路前后保持不变。换路定则是建立在能量不能突变的基础上！换路定律证明：对于线性电容元件，在任意时刻t，其电荷、电压与电流的关系为：在t0=0-，t=0+时刻在换路时刻，由于iC为有限值，则积分项为0，故对初值为0的电容，在换路后瞬间电容上的电压值为0，相当于短路换路定律同理：对于线性电感元件，在任意时刻t，其磁链

5、、电流与电压的关系为：在t0=0-，t=0+时刻在换路时刻，由于uL为有限值，则积分项为0，故对初值为0的电感，在换路后瞬间电感上的电流值为0，相当于开路初始条件的确定含动态元件电路的分解及电路初始条件的确定对一阶动态电路的分析可运用前面学过的分解方法和等效变换进行。将电路看成两个单口网络，其一为所有含源电阻网络，另一部分为一动态元件。初始条件的确定以含电容电路为例，将N1进行戴维南等效后列电路方程：整理得：解此方程求出uc，然后用一个电压源置换电容，使原电路成为电阻电路，就可求出任意时刻的其他电路变量。以上电路诺顿等效后电路方程：初始条件的确定同理对电感电路，将N1进行戴维

6、南等效后电路方程：解此方程求出iL，然后用一个电流源置换电感，使原电路成为电阻电路，就可求出任意时刻的其他电路变量。含电感电路诺顿等效后电路方程：对微分方程的求解，在确定初始条件时应运用电容电压和电感电流连续的性质。初始值的确定1.确定uC(0+)和iL(0+)换路后瞬间电容电压、电感电流的初始值，用uC(0+)和iL(0+)来表示，它是利用换路前瞬间t=0-电路确定uC(0-)和iL(0-)，再由换路定律得到uC(0+)和iL(0+)的值。2.求解其他变量电路中其他变量如iR、uR、uL、iC的初始值不遵循换路定律的规律，它们的初始值需由t=0+电路来求得。具体求法：画出t

7、=0+电路，在该电路中若uC(0+)=uC(0-)=US，电容用一个电压源US代替，若uC(0+)=0则电容用短路线代替。若iL(0+)=iL(0-)=IS，电感一个电流源IS代替，若iL(0+)=0则电感作开路处理。例题例1：t=0时打开开关S，求uC(0+),iC(0+).+10ViiCuCS10k40k+C+10Vi(0+)iC(0+)8V10k+由换路定则：uC(0+)=uC(0)=8V解：0+等效电路：例题例2：t=0时闭合开关S，求uL(0+).10VS14iLLuL+