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《電路原理第五版-6.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第六章一階電路(First-OrderCircuits)一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)求解；本章重點(diǎn)動(dòng)態(tài)電路方程的建立及初始條件的確定；動(dòng)態(tài)電路的方程和初始條件一階電路的零輸入響應(yīng)一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)一階電路的全響應(yīng)一階電路的階躍響應(yīng)一階電路的沖擊響應(yīng)主要內(nèi)容一、動(dòng)態(tài)電路的方程和初始條件1．動(dòng)態(tài)電路(dynamiccircuits)定義：含有動(dòng)態(tài)元件電容或電感的電路稱(chēng)動(dòng)態(tài)電路。特點(diǎn)：當(dāng)動(dòng)態(tài)電路狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)（換路）需要經(jīng)歷一個(gè)變化過(guò)程才能達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。這個(gè)變化過(guò)程稱(chēng)為電路的過(guò)渡過(guò)程。內(nèi)因：電路中含儲(chǔ)能元件L，C；產(chǎn)生原因：外因：電路換路，即開(kāi)關(guān)通斷、電源變化、元件參數(shù)變化等。K
2、未動(dòng)作前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)i=0,uC=0i=0,uC=UsK+–uCUsRCi(t=0)K接通電源后很長(zhǎng)時(shí)間，電容充電完畢，電路達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)+–uCUsRCi(t→?)前一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)新的穩(wěn)定狀態(tài)t1USuct0?i有一過(guò)渡期電容電路K未動(dòng)作前，電路處于穩(wěn)定狀態(tài)i=0,uL=0uL=0,i=Us/RK接通電源后很長(zhǎng)時(shí)間，電路達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，電感視為短路前一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡狀態(tài)新的穩(wěn)定狀態(tài)t1US/Rit0?UL有一過(guò)渡期電感電路K+–uLUsRLi(t=0)+–uLUsRLi(t→?)t12．動(dòng)態(tài)電路的方程+–uCus（t）RCi(t>0)應(yīng)用KVL和電容的VCR得：若以電流為變
3、量：應(yīng)用KVL和電感的VCR得：若以電感電壓為變量：+–uLus（t）RLi(t>0)二階電路+–uLuS（t）RLi(t>0)uC＋－＋－C電流為變量：描述動(dòng)態(tài)電路的電路方程為微分方程；結(jié)論：動(dòng)態(tài)電路方程的階數(shù)等于電路中動(dòng)態(tài)元件的個(gè)數(shù).有源電阻電路動(dòng)態(tài)元件動(dòng)態(tài)電路一階電路:一階電路中只有一個(gè)動(dòng)態(tài)元件,描述電路的方程是一階線性微分方程。動(dòng)態(tài)電路的分類(lèi)：二階電路:二階電路中有二個(gè)動(dòng)態(tài)元件,描述電路的方程是二階線性微分方程。高階電路:電路中有多個(gè)動(dòng)態(tài)元件，描述電路的方程是高階微分方程。換路時(shí)電容上的電壓，電感上的電流不能躍變．3．換路定律由于物體所具有的能量不能躍變，因此，在換路瞬間儲(chǔ)能元件的能
4、量也不能躍變．即uC，iL不能躍變．t=0:表示換路時(shí)刻(計(jì)時(shí)起點(diǎn))；t=0-:表示換路前的終了瞬間；t=0+:表示換路后的初始瞬間．換路定律：t=0+時(shí)刻當(dāng)i(?)為有限值時(shí)iucC+-q(0+)=q(0-)uC(0+)=uC(0-)換路瞬間，若電容電流保持為有限值，則電容電壓（電荷）換路前后保持不變。電容電路0q=CuC電荷守恒結(jié)論當(dāng)u為有限值時(shí)?L(0+)=?L(0-)iL(0+)=iL(0-)iuL+-L電感電路t=0+時(shí)刻0磁鏈?zhǔn)睾銚Q路瞬間，若電感電壓保持為有限值，則電感電流（磁鏈）換路前后保持不變。結(jié)論4.初始條件(initialcondition)概念：初始條件：變量及其各階導(dǎo)
5、數(shù)在換路結(jié)束瞬間的值．獨(dú)立變量：變量及其初始值不能用其它變量和初始值求出．如，uC和iL，或q和Ψ．非獨(dú)立變量：變量及其初始值可以用獨(dú)立變量和初始值求出．指電路中除uC和iL的其他變量．先由t=0-的電路求出uC(0–)、iL(0–)；根據(jù)換路定律，求出獨(dú)立變量初始值uC(0+)和iL(0+)；將電容用電壓源代替，其值為uC(0+)，將電感用電流源代替，其值為iL(0+)，畫(huà)出0+時(shí)刻等效電路圖;根據(jù)0+時(shí)刻等效電路圖，用線性穩(wěn)態(tài)電路的分析方法求出所需要的非獨(dú)立變量初始值．確定初始值的方法：t=0時(shí)將開(kāi)關(guān)K閉合，t<0時(shí)電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，試求各元件電流、電壓初始值．t<0時(shí)電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，電容相當(dāng)
6、于開(kāi)路．例1解t=0+的等效電路如下圖(右)所示．0+時(shí)刻等效電路t=0時(shí)閉合開(kāi)關(guān)，試求開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換前和轉(zhuǎn)換后瞬間的電感電流和電感電壓。開(kāi)關(guān)閉合前電路穩(wěn)態(tài)，電感相當(dāng)于短路．例2解t=0時(shí)閉合開(kāi)關(guān)，0+時(shí)刻等效電路如下圖(下)所示．0+時(shí)刻等效電路所以:開(kāi)關(guān)原置于位置①，且電路穩(wěn)態(tài)，可求出：t<0時(shí)電路已達(dá)穩(wěn)態(tài)，t=0時(shí)開(kāi)關(guān)Ｋ由①扳向②，試求各元件電壓和電流的初始值，．和例3解t=0時(shí)開(kāi)關(guān)由①扳向②，0+時(shí)刻等效電路如下圖所示．∵∴二、一階電路的零輸入響應(yīng)定義：電路的輸入為零，響應(yīng)是由儲(chǔ)能元件所儲(chǔ)存的能量產(chǎn)生的，這種響應(yīng)稱(chēng)為零輸入響應(yīng)．(source-freeresponse)主要內(nèi)容：RC電路的
7、零輸入響應(yīng)RL電路的零輸入響應(yīng)．RC電路的零輸入響應(yīng)圖(a)中的開(kāi)關(guān)原來(lái)連接在1端，電壓源U0通過(guò)電阻Ro對(duì)電容充電，假設(shè)在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換以前，電容電壓已經(jīng)達(dá)到U0。在t=0時(shí)開(kāi)關(guān)迅速由1端轉(zhuǎn)換到2端。已經(jīng)充電的電容脫離電壓源而與電阻R并聯(lián)，如圖(b)所示。(a)(b)由換路定理得：電阻的電流為：由VCR得：由KVL得：這是一個(gè)常系數(shù)線性一階齊次微分方程。其通解為:由式:其解為:稱(chēng)為特征根(電路的固有頻率)。得到特
