RC一阶电路分析..ppt

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 * * * 崔怀林 一阶电路的时域分析 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 + ucp ucp =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 1 i + - UC IS R0 R 2 C (a) + - + - uC C i (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，u c上升到其稳态值US的98.17%~99.3%，一般认为充电过程即告结束。 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。 (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？ * *