第8章 动态电路的时域分析-2 简明电路基础(王美中)电子教案.ppt

第8章 动态电路的时域分析 要求 了解电路的过渡过程，会计算一阶电路零输入、零状态及完全响应。掌握微分电路、积分电路的工作特点。了解阶跃函数及阶跃响应。了解二阶电路的概念。 知识点 第1节 动态电路的基本概念第2节 一阶电路的零输入响应第3节 一阶电路的零状态响应第4节 一阶电路的完全响应第5节 微分电路和积分电路第6节 阶跃函数与阶跃响应第7节 二阶电路的零输入响应 第1节 动态电路的基本概念 概念： 稳定状态下电路发生换路时,电路各处电压、电流要从原 有稳定状态变化到一个新的稳定状态,这个过程称为过渡过程。 过渡过程又称为暂态过程。 一、换路定律 定理内容：在电感电压和电容电流为有限值条件下,电路 换路时刻电感电流和电容电压不能发生跃变。即 说明： 二 、初始值的计算 求取步骤： 1、画出t=0- (换路前)等效电路，求出uc(0-) 、iL(0-) 。 （在t=0-电路中由于电路处于直流稳态，电容相当于开路；电感相当于短路） 【例8-1】 开关动作前电路已处于稳态。求换路后t=0+时各支路电流及电压。 【例8-2】 电路如图,开关S在闭合前电路无储能。求t=0+ 时各电流和电压初始值。 第2节 一阶电路的零输入响应 一阶电路：用一阶常系数线性微分方程描述其过渡过程的 电路,或者说只含一个储能元件(L或C)的电路称为一阶电路。 零输入响应：换路后，外施电源激励为零，仅由元件的初 始储能所激发的响应称为零输入响应。 一阶常系数线性齐次微分方程为 【例8-3】 电路如图,S闭合前电路处于直流稳态。求换路后的uc(t),i(t)。 结论： 【例8-4】开关动作前电路已处于稳态。求t≥0时iL(t)，uL(t) ，并求t=(1/3)s时电感中的磁场能量。 【例8-5】t=0时S由1倒向2，换路前电路处于稳态。求t≥0时的 uc(t)，并求电容电压衰减到0.9 V时所需的时间。 当uc(t)=0.9V时。可求得 第3节 一阶电路的零状态响应 零状态响应：储能元件中的能量为零，亦即零状态，换路 后仅由外加激励作用所产生的响应称为零状态响应。 根据KCL及元件伏安关系，在换路后电路中列写微分方程为 对初始储能为零（无论RC、RL ）电路，只要确定稳定 值f (∞)、时间常数τ就可以确定电路仅由激励作用所产生的 响应。 【例8-6】t=0 时开关S闭合，S闭合前已长时间打开，求t≥0时 uc(t) ，ic(t)。 【例8-7】 S闭合前电路处于稳定状态， t=0 时,S开关闭合，求t≥0时，iL(t)，uL(t)。 第4节 一阶电路的完全响应 【例8-8】 换路前电路处于稳态。求电容电压u(t)的零输入响应、零状态响应、完全响应以及稳态响应和瞬态响应。 暂态响应为 1．确定初始值f(0+) （1）作出t=0-电路（C视为开路，L视为短路），求uc(0-)或iL(0-)。 （2）作出t=0+电路，求取各u、i初始值。 若uc(0+)= uc(0-)=U0, iL(0+) =iL(0-)=I0,则C用电压源U0代替， L用电 流源I0代替。若L，C初始储能为零，则电容用短路线代替，电 感用开路代替。 响应曲线的定性画法： 【例8-9】 电路如图，t=0时S闭合，求t≥0时的iL(t)，uL(t)。 (4) 求τ，作出求等效电阻电路 【例8-10】已知t0时电路已处于稳态, 求t≥0时uc(t),ic(t)。 (4) 求τ，作出求等效电阻电路 【例8-11】已知换路前电感电流为零, 求t≥0时iL(t),uL(t) 。 *第5节 微分电路和积分电路 根据两次所求u2表达式，可画出u2波形。 当tp一定时，选取不同的τ值，输入输出波形关系如图所示。 构成RC微分电路条件：(1) （一般 ）； (2) 从电阻端取输出。 二、积分电路 单位阶跃函数定义： 1、 阶跃函数ε(t)可以表示阶跃电压，也可以表示阶跃电流。在电路中它描述的是开关动作，用来接通或断开直流电压源或直流电流源。 零状态电路由单位阶跃信号作用而引起的响应，称为单位阶跃响应，用s(t)表示。 ＊第7节 二阶电路的零输入响应 二阶电路：用二阶常系数线性微分方程描述其过渡过程 的电路,或者说含有二个独立储能元件的电路称为二阶电路。 RLC电路中，t