一阶电路和二阶电路的时域分析课件.pptVIP

04 五月 20231 一阶电路和二阶电路的时域分析1.换路定则和电路初始值的求法；2.掌握一阶电路的零输入响应、零状态响应、全响应的概念和物理意义；3.会计算和分析一阶动态电路(重点是三要素法)；4.了解二阶电路零状态响应、零输入响应、全响应的概念和物理意义； 5.会分析简单的二阶电路；6.会计算一阶电路的阶跃响应、冲激响应；7.会用系统法列写简单的状态方程。内容提要与基本要求 04 五月 20232§7-1 动态电路的方程及其初始条件 自然界事物的运动，在一定的条件下有一定的稳定状态。当条件发生变化时，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转换到另一种新稳定状态时，往往不能跃变，而是需要一定的时间，或者说需要一个过程，在工程上称为过渡过程。如：冰融化成水、汽车的加速与减速等。? 引 言 电路中也有过渡过程，电路的过渡过程有时虽然短暂，但在实践中却很重要。 04 五月 20233例：电阻电路SUS+-(t=0)iR1R2R2US过渡期为零0tiR1+R2US含有动态元件电容和电感的电路称动态电路。1. 动态电路? 当动态电路状态发生改变时（称之为换路）需要经历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这个变化过程称为电路的过渡过程。 04 五月 20234例：电容电路uCiUS+-+-RS(t=0)CuCiUS+-+-RSC(t??) S 接通电源后很长时间，电容充电完毕，电路达到新的稳定状态： S未动作前，电路处于稳定状态：i = 0 , uC = US。i = 0 , uC = 0。?有一个过渡期0tuCRUS前一个稳定状态US新的稳定状态t1i新稳定状态等效电路 04 五月 20235例：电感电路uLiUS+-+-RSL(t??) S 接通电源后很长时间，电路达到新的稳定状态，电感视为短路： S未动作前，电路处于稳定状态：uL = 0 , i = 0 , uL = 0。有一个过渡期0tiRUS前一个稳定状态US新的稳定状态t1uLuLiUS+-+-RS(t=0)LUSR新稳定状态等效电路i = 04 五月 20236?换路的概念电路结构、状态发生变化 电路内部含有储能元件 ( L、C )，电路在换路时能量发生变化，而能量的储存和释放都需要一定的时间来完成。支路接入或断开电路参数改变?产生过渡过程的原因+-1W1W1W10VC+-uC1A+-uS+-10VS1(t=0)S2(t=0.2s)3W2WiL 04 五月 202372. 动态电路的方程若以电流为变量：+-uS(t＞0)RiC+-uC以电压为变量，应用KVL和电容元件的VCR得：Ri + uC = uSi = CduCdtRCduCdt+ uC = uSRi + uC = uSuC =1C∫idt Rdidt+iC=duSdt?例如 RC串联电路。 04 五月 20238?再如 RL串联电路。若以电压为变量：以电流为变量，应用KVL和电感元件的VCR得：Ri + uL = uSuL = LdidtLdidt+ Ri = uSRi + uL = uSi =1L∫uLdt R+-uS(t＞0)RiL+-uLLuL +duLdt=duSdt 含有一个动态元件电容或电感的线性电路，其电路方程为一阶线性常微分方程，称一阶电路。有源电阻电路含一个动态元件?小结 04 五月 20239?再看 RLC串联电路 含有二个动态元件的线性电路，其电路方程为二阶线性常微分方程，称二阶电路。（在§7－5中讨论）+-uS(t＞0)RiL+-uLC-+uC描述动态电路的电路方程是微分方程；动态电路方程的阶数通常等于电路中动态元件的个数。 电路中有多个动态元件，描述电路的方程是高阶微分方程。 LCd2uCdt2duCdt+ RC+ uC = uS应用KVL和元件的VCR得? 结论 04 五月 202310? 动态电路的分析方法(1) 首先是根据KVL、KCL和VCR建立微分方程，然后是求解微分方程。(2) 分析的方法有：①时域分析法，包括经典法、状态变量法、卷积积分、数值法。②复频域分析法，包括拉普拉斯变换法、状态变量法、付氏变换。?工程中的高阶微分方程应用计算机辅助分析求解。 04 五月 2023113. 电路的初始条件(1) t = 0+与t = 0- 的概念 0+ ：换路后一瞬间。认为换路在t=0时刻进行。0- ：换路前一瞬间。f(0-) = lim f(t) t?0t＜0f(0+) = lim f(t) t?0t＞00-0tf(t)0+f(0-) = f(0+)f(0-) ≠ f(0+)? 明确：i(t)及其各阶导数的值。 ②在动态电路分析中，①初始条件为