电路分析基础作者王丽娟3-3-14课件.pptVIP

电路分析基础 （Fundamentals of Electric Circuits） 基础电子学系电路基础教研室 动态电路的响应 （一）引 言 在动态电路中，响应除了由激励产生外，还可由电路中的初始储能产生。 外加激励均为零时，仅由初始状态所引起的响应称为零输入响应。 初始状态均为零时，仅由施加于电路的激励所引起的响应称为零状态响应。 动态电路的响应 N N C L + UOC _ R0 C + UOC _ R0 L R0 ISC C R0 L ISC （一）引 言 一阶动态电路的基本形式 动态电路的响应 （二）一阶电路的零输入响应 + U0 _ RS C R S t=0 1 2 i + uC _ + uR _ 电路在换路前已达稳态。t=0时开关由位置1投向位置2，之后由uC (0+)经R引起的电路响应为RC电路的零输入响应。 (1)定性分析 (2)定量分析 ? =RC，称为RC电路的时间常数 1.RC电路 动态电路的响应 在整个放电过程中，电阻R消耗的总能量恰好等于电容C的初始储能。电容的全部储能在放电过程中被电阻耗尽。这符合能量守恒定律。 电流可以跃变 2? 3? 4? ? 0 uC(t) t (s) uC (0+) iC(t) O t (s) ? 2? 3? 4? （二）一阶电路的零输入响应 1.RC电路 动态电路的响应 2.时间常数? 当t=?时，uC衰减到初始值的36.8%。 实际上，当t=4?时，uC已衰减到初始值的1.8%，一般认为零输入响应已基本结束。通常认为经过(4~5?)时间，动态电路的过渡过程结束，从而进入稳定的工作状态。 工程技术中时间常数一般不会大于毫秒(ms)级，故过渡过程常称为瞬态过程。 （二）一阶电路的零输入响应 动态电路的响应 指数曲线上任意一点uC(t0)的切距长度等于?。 若取t=t0+? ，时间常数?表示任意时刻衰减到原来值36.8%所需要的时间。 ?是反映一阶动态电路本身特性的重要物理量。 ?的大小由R与C的大小决定，R与C越大，其响应衰减得越慢。 2.时间常数? （二）一阶电路的零输入响应 动态电路的响应 ? =L/R，称为RL电路的时间常数。 在整个放电过程中，电阻R消耗的总能量与电感L的初始储能相等，这是符合能量守恒定律的。 R S t=0 1 2 iL + uL _ _ uR + RS I0 L 3.RL电路 （二）一阶电路的零输入响应 动态电路的响应 零输入响应的变化规律取决于电路本身的特性(电路结构、元件参数)，与外界的激励无关，属于电路的自由响应或固有响应。 零输入响应均是以其初始值为起点按指数规律衰减至零。这反映了在没有电源作用下，储能元件的原始能量逐渐被电阻消耗掉的物理过程。 一阶动态电路零输入响应的的一般形式均可表示为： （二）一阶电路的零输入响应 动态电路的响应 在零输入电路中，初始状态可认为是电路的内激励。电路初始状态增大K倍，则由此引起的零输入响应也相应地增大K倍，这表明零输入响应与初始状态满足齐次性。 对于二阶以上的电路，它有多个初始状态，零输入响应与各初始状态也满足可加性。 这种初始状态和零输入响应间的线性关系称为零输入线性。 （二）一阶电路的零输入响应 动态电路的响应 例1 电路原已处于稳态。t＝0时将开关S打开。求t＞0时电压uR和电流i。 S i 1? 2? 3? 1F + 15V - + uR - 解： 画出t=0-等效电路图如下 1? 2? 3? + 15V - + uC(0-) - 根据换路定律可得： uC(0+)=uC(0–)=6V ? ＝1?(1+2)=3s （二）一阶电路的零输入响应 动态电路的响应 例2 电路原已处于稳态。t＝0时将开关S打开。求t＞0时电压uL和电流iL。 解： 画出t=0-等效电路图如下 根据换路定律可得： iL(0+)=iL(0–)=2A ? ＝1/(1+2)=1/3s S iL 1? 2? 3? 1H + uL - + 11V - 1? 2? 3? + 11V - iL(0-) （二）一阶电路的零输入响应 动态电路的响应 t=0 + US _ C R i + uR _ + uC _ 2 S 1 电路在换路前电容元件的原始能量为零，t=0时开关S闭合之后电容上电压、电流的变化称为RC电路的零状态响