电路应用电路实验和计算机分析电路实例.ppt

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1、§8－7电路应用，电路实验和计算机分析电路实例首先介绍RC分压电路的分析和应用。再介绍计算机程序DCAP可以按照三要素法计算包含一个动态元件的直流激励一阶电路。最后对一个电感器和电阻器串联电路的波形进行分析研究。一、RC分压电路的分析和应用电子、通信和测量设备中广泛应用分压电路，在直流和低频工作时常常使用电阻分压电路，在工作频率比较高的情况下，由于实际电路中的分布电容影响电路的分压特性，常常采用电阻和电容的分压电路。下面先分析RC串联分压电路模型，再介绍它的实际应用。例6－13图8－38(a)是RC分压器的电路模型，试求开关转换后输

2、出电压的零状态响应。图8-38在t>0时，该电路是由直流电压源激励的一阶电路，可以用三要素法计算。当t→∞电路达到直流稳态时，电容相当于开路，输出电压按照两个电阻串联的分压公式计算，其稳态值为解：图8－38(a)电路中开关的作用是将一个阶跃信号加在RC分压电路上，其作用相当于图8－38(a)电路中的阶跃电压源。将电路中的电压源用短路代替后，电容C1和C2并联等效于一个电容，说明该电路是一阶电路，其时间常数为此式说明电容电压在t=0+时刻的初始值不为零，它要发生跃变，其原因在于阶跃发生的时刻，电容相当于短路，电容中通过了一个非常大的电

3、流，它可以使电容电压发生跃变。为了计算出uc2(0+)，需要应用电荷守恒定律，即在跃变的瞬间一个结点的总电荷量保持恒定(此例中总电荷为零)，由此得到以下方程现在计算初始值uc2(0+)。在t<0时，ε(t)=0，电路处于零状态，uc2(0-)=uc2(0-)=0。在t=0+时刻，两个电容电压应该满足以下KVL方程从此式可以看出输出电压跃变后的初始值与两个电容的比值有关。由以上两个方程求解方程得到用三要素公式得到输出电压的表达式为由上式可以看出，输出电压的初始值由电容的比值确定，其稳态分量由两个电阻的比值确定。改变电容C1可以得到三种

4、情况。当R1C1R2C2时，输出电压的初始值比稳态值大，它由初始值逐渐衰减达到稳态值，称为过补偿，其波形如图(e)所示。这就是很多高频测量仪器的输入RC分压电路(例如示波器的探头)中设置一个微调电容器的原因，用户可以调节这个电容器来改变时间常数，令R1C1=R2C2，得到完全补偿，使输出波形与输入波形相同，

5、得到没有失真的输出波形。示波器是一种测量电压波形的电子仪器，为了能够测量不同频率、不同幅度和各种形状的电信号，在它的输入端有一系列RC分压电路，例如在示波器探头中有一个RC分压电路，其中有一个可调电容器，供用户改变RC分压电路时间常数，以便在各种使用情况下能够正确观测电信号的波形。有兴趣的读者可以观看教材所附光盘中的“RC分压电路响应”的实验录像。在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像。在幻灯片放映时，请用鼠标单击图片放映录像。二、计算机辅助电路分析本章介绍了计算直流激励一阶电路的三要素法，它是通过计算几个直流电阻电路求得响应的初

6、始值、稳态值和电路的时间常数的方法来确定电路中任一电压和电流。我们可以根据三要素法，利用任何一个分析直流电路的计算机程序来计算只含一个电感和电容的直流一阶电路的响应。本书所附光盘中的DCAP程序就是利用这种算法来编写的程序。下面举例说明。例8－14图8－39(a)所示电路原来已经稳定，t=0时闭合开关S1，断开开关S2，求各电压电流的响应。解:用DCAP程序分析图(a)电路的数据文件如图(b)所示，其中OS表示原来断开的开关S1，在t=0时闭合；CS表示原来闭合的开关S2，在t=0时断开。运行DCAP程序，读入上述电路数据后，选用直

7、流一阶电路的菜单，屏幕上显示出各电压，电流的初始值f(0-)，f(0+)和稳态值f()。如下所示：图8－39-----求初始值f(0-),f(0+)和稳态值f()-----f(0-)f(0+)f()f(0-)f(0+)f()u1=25.025.025.0i1=.000-2.00.000u2=20.0.000.000i2=.0002.00.000u3=.00020.0.000i3=.0002.00.000u4=5.005.0025.0i4=.0002.00.000u5=.000.00020.0i5=.000.000.000u6

8、=5.005.005.00i6=.000.000.000运行DCAP程序，读入上述电路数据后，选用直流一阶电路的菜单，屏幕上显示出各电压，电流的初始值f(0-)，f(0+)和稳态值f()，如下所示：-----直流一阶电路分析----