動態(tài)電路的時域分析.ppt

1、第9章動態(tài)電路時域分析，9.1交換定律和初始值9.2第一次電路響應9.3第一次電路3單元法9.4次電路階段函數(shù)和階段響應9.5第二次動態(tài)電路分析練習9，9.1交換定律和初始值，切換過程中的電路變化稱為交換。為了表示簡化，通常認為交換是瞬間進行的，如果將交換的時刻作為計時開始(t0)，交換的最后時刻為t=0-，交換后的初始時刻為t=0，交換的經(jīng)過時間記錄為00。(阿爾伯特愛因斯坦，美國電視電視劇，簡化)，9.1.1交換規(guī)則1。對于具有電容元素的電路線性電容組件，請隨時將T、Q、uC和iC分別設置為電容上的電荷、電壓和電流。電流在電容陽極板上指向陰極板，電壓與電流相關聯(lián)的方向。衍生，(9-1)，衍

2、生，(9-2)，所以t0=0-，t=0，替代表達式(9-1)和表達式(9-2)是Q (0)對于沒有更換前電荷(或電壓)的電容，交換的瞬間，uC(0 )=uC(0-)=0，電容對應于段落。對于攜帶電容交換前電荷(或電壓)的道路，交換的瞬間uC(0 )=uC(0-)=U0，電容電壓保持不變，相當于電壓源。2 .對于具有電感組件的電路線性電感組件，T、set、uL和iL隨時都是電感本身，即電壓和電流，電壓和電流及其自身的參考方向符合右手螺旋規(guī)則。得到導數(shù)，(9-7)，即導數(shù)，(9-8)，同樣，t0=0-，t=0，賦值表達式(9-7)和表達式(9-8)(0)，9.1.2初始值的計算分析動態(tài)電路切換過程

3、之一是基于KCL、KVL和分支的VCR建立電路方程。建立基于時間的參數(shù)線性常微分方程方程，然后求出電路請求變量(電壓或電流)。牙齒方法稱為經(jīng)典方法，是在時間區(qū)域內(nèi)執(zhí)行的分析方法。用經(jīng)典方法解釋常微分方程時，必須根據(jù)電路初始條件確定答案的積分常數(shù)。T=0點更改道路時，初始值表示t=0點時的電路變量(電壓或電流)值。1 .初始值計算步驟(1)基于電路清理和分量約束關系(例如KCL、KVL、VCR)計算切換前一時刻的uC(0-)和iL(0-)。(2)套用更換規(guī)則以計算獨立初始值uC(0)和iL(0)。(3)然后根據(jù)電路清理和分量約束關系(如KCL、KVL、VCR)計算切換后瞬間的獨立初始值。2 .應

4、用示例9.1圖9.1(a)中所示的電路狀態(tài)穩(wěn)定，如果交換機S在t0斷開，則獲取交換機斷開后的初始值i1(0)、i2(0)、iC(0)和uL(0)。圖9.1示例9.1圖，示例9.2圖9.2中所示的電路，已知的Us10 V、R16、R24、L2 mH，交換機S關閉后t=0時每個分支電流和電感電壓的初始值(交換機S關閉前的電路正常狀態(tài))。圖9.2示例9.2圖，示例9.3試圖計算圖9.3(a)所示的電路內(nèi)每個分支電流和動態(tài)分量電壓的初始值。切換前電路正常狀態(tài)。，圖9.3示例9.3度，思考和練習問題 1。總結直流正常狀態(tài)、交流正常狀態(tài)和動態(tài)電路期間電感和電容的運行狀態(tài)。2.什么是獨立初始值，什么是非獨立

5、初始值，為什么電容上的電壓和電感上的電流稱為獨立初始值。3.圖9.4所示的電路中，卸下S后嘗試打開uC(0)、iC(0)、uL(0)和iL(0)(卸下S前電路正常狀態(tài))開關。圖9.4問題3圖4。圖9.5所示的電路中，已知電感線圈的內(nèi)部電阻R2，電壓表的內(nèi)部電阻為2.5 k，電源電壓Us4 V，串行電阻R018。請說明交換機S在瞬間切斷電壓表兩端的電壓(電路交換處于正常狀態(tài))并這樣做是否安全。(譯者注：譯者注：譯者注：譯文：譯文：譯文：譯文：譯文：譯文：譯文)為了安全地停電，應該如何處理呢？圖9.5問題4圖，9.2第一電路響應，其中一個電路的獨立電源供應設備無法工作(電壓源短路、電流源開路)，最

6、終可以簡化為RC電路或RL電路。這種電路、電壓和電流的關系可以分為一級微分方程、這種電路為一級動態(tài)電路、一級電路一級電路，電路的響應可以分為零輸入響應、零狀態(tài)響應和完全響應。這些回答都遵循固定的規(guī)律，牙齒部分我們將一一介紹。在9.2.1次電路零輸入響應切換后，對于具有動態(tài)組件的電路的電源輸入為零的情況下，對具有動態(tài)組件的電路的響應稱為零輸入響應。1.RC串行電路0輸入響應圖9.6所示的電路切換前正常狀態(tài)，在t0中，交換機S從1點到2點，電容C存儲電場能量，電阻R和電容C構成串行電路。電阻R吸收電能。即，電容C通過電阻R放電，電路的響應屬于零輸入響應。圖9.6 RC零輸入響應，切換后，根據(jù)KVL

7、，uC-Ri=0和i=-C duC/dt賦予上述方程，是一階常數(shù)系數(shù)均質(zhì)微分方程。您可以透過牙齒方程式將取代為uC=Aept，指定方程式(RCp 1)Aept=0對應的圖征方程式將取代為RCp 1=0，該圖征方程式的根將取代為uC=Aept，并取得電路(0-)=U0，如圖9.6所示?？梢詮馁x值uC=Ae-(1/RC)t中獲取。即，滿足初始值的微分方程解釋，(9-13)牙齒0輸入電路電容電壓表達式。電路內(nèi)的電流，即電阻上的電壓，可以看作uC，uR，I的表達式。都根據(jù)相同的金志洙定律衰減，衰減速度取決于指數(shù)1/RC的大小速度。如果電阻r的單位是，電容c的單位是f，則RC的單位是s。另一方面，RC僅

8、與電路結構和電路參數(shù)相關，一旦電路確定，RC就是常量。ring=RC，RC連接電路時間常數(shù)。介紹后，電容電壓uC和電流I可以分別表示為反映第一次電路切換過程進行速度的時間常數(shù)，因此，它是第一次電路中非常重要的參數(shù)之一。T0時uC=U0e0=U0如果T=，則uC=U0e-1=0.368U0。表9-1顯示了當T采取不同的值時電容電壓uC的值。表9-1電容電壓和時間關系表，理論上電容電壓uC衰減為零，電容放電結束需要很長時間。但是，如表9-1所示，當t=3或t=5時，電容電壓降至原始電壓的5%或0.7%，因此工程可以認為，切換后35小時后切換過程幾乎結束了。圖9.7顯示了uC和I隨時間變化的曲線。可

9、以從圖9.7 uC和I時間的衰減曲線、圖9.8的幾何意義、時間常數(shù)uC或I的衰減曲線中幾何獲得。如圖9.8所示，a是曲線上的任意點，AC是通過a點的切線。如圖所示，對于時間常數(shù)=RC，可以擴展理論計算。其中，電容C可以擴展到多個電容字符串、并行等效電容?？梢哉J為電阻R在電路中的所有電源供應設備都不起作用，在電容C的兩端起到同等的電阻作用。示例9.4嘗試圖9.9中所示的電路時間常數(shù)。已知C1=C2=C3=300 F、R1400、R2600、R3260。，圖9.9示例9.4圖，交換機后等效電路，電路期間電源不工作，圖9.9(a)為圖9.9(b)，c兩端的等效電阻，時間常數(shù)=RC=50020010-

10、6=0.1 s此時電容的能量存儲為0，測試(1)放電過程中的最大電流；(2)時間常數(shù)；(3) uC(t)。解釋(1)根據(jù)交換定律，當uC(0 )=uC(0-)=U0=10 V t=0時，電容結束電壓最大，因此放電電流也最大，電容兩端相等的電阻，(2)=在RC T0時開關S打開，與電阻R牙齒電感L在T0中，uR uL=0用常識代替uR=-RiL、uL=-L diL/dt。圖9.11 RL 0輸入響應，這是一階常數(shù)系數(shù)統(tǒng)一微分方程。IL=Aept，賦值特征表達式LpAept RAept=0，即Lp R=0，特征根為p=-R/L，由iL=Aept替換，從而根據(jù)IL (0)=IL (0-)得到由于僅與

11、電路結構和電路參數(shù)有關的物理量，因此我們調(diào)用稱為RL連接電路的時間常數(shù)。在上面提到的各種方法中，RL連接電路相關物理意義與RC連接電路(RC連接)相同。這里不再詳細說明。圖9.12顯示了iL、uR和uL牙齒隨時間變化的曲線。圖9.12 RL電路0輸入響應曲線，9.2.2第一電路0狀態(tài)響應動態(tài)組件初始能量存儲0，0初始狀態(tài)。在電路0初始狀態(tài)下，由額外激勵引起的響應稱為零狀態(tài)響應。1.RC連接電路0狀態(tài)響應圖9.13所示的電路中，在t0上，uC(0-)=0，即電容C處于0初始狀態(tài)。T=0時，交換機S關閉，環(huán)路響應為0狀態(tài)響應。電容電壓uC屬于無到有充電過程。圖9.13 RC電路0狀態(tài)響應，uR u

12、C=Us，uR=Ri，i=C duC/dt賦值表達式，圖9.13所示的電路，在電路切換過程結束時電容電壓為Us。這是非均勻方程的特解。這樣，方程式的電解電路初始條件是交換前uC(0-)=0。根據(jù)交換定律，電容電壓的初始值為uC(0 )=uC(0-)=0，并賦予電解。也就是說，Us A=0 A=-Us將A=-Us賦予電解。(9-15)，圖9。正如圖形中的曲線所示，I和uR根據(jù)金志洙定律衰減，衰減的速度仍然取決于時間常數(shù)。表9-2顯示了RC連接電路0狀態(tài)在徐璐其他時間的響應。表9-2 RC串行電路0狀態(tài)響應，如表9-2所示，T，uC=Us，uR=0，i=0，進入電路穩(wěn)定狀態(tài)。但是，工程認為當t=3

13、或t=5時，電路切換過程結束了。RC電路直流電壓源連接過程，即電源供應裝置通過電阻進行電容充電的過程。充電過程中，一些電源供應能量轉(zhuǎn)換為電場能量并存儲在電容中，一些轉(zhuǎn)換為電阻熱消耗，電阻消耗功率測試圖9.16(a)中所示的電路、U9 V、R16 k、R23 k、C1000 pF、UC (T0中的電壓UC)。，圖9.16示例9.6圖，David Nan定理的應用將切換后的電路簡化簡化簡化簡化為圖9.16(b)。等效電阻，等效電源電壓，如圖9.17所示2。RL串行電路0狀態(tài)響應。開關S打開時，電感電流iL=0，因此電感0狀態(tài)；開關S關閉時，環(huán)路響應為0狀態(tài)響應。改變路線后，根據(jù)KVL指定uR uL=Us，uR=RiL，uL=L diL/dt，如圖9.17所示，根據(jù)初始條件IL (0)=IL (0-)，圖9.18 RL 0狀態(tài)響應曲線，圖9.18對于線性電路，整體響應是零輸入響應和零狀態(tài)響應的總和。圖9.19所示的電路中，已知uC(0-)=U0表示t0上的交換機S關閉，牙齒電路響應為完全響應。根據(jù)KVL，uR uL=Us、圖9.19 R