RC网络的传递函数怎么解决?

核心提示在电路的复频域模型中,电容C经拉氏变换后成为1/Cs,R经拉氏变换仍然为R不妨先求电容C1两端的电压(底下的线为参考零电位)。C1及与其并联的(R2串C2)支路,其等效阻抗为R'=(1/C1s)//(R2+1/C2s),这个阻抗与电阻R1对

在电路的复频域模型中,电容C经拉氏变换后成为1/Cs,R经拉氏变换仍然为R

不妨先求电容C1两端的电压(底下的线为参考零电位)。

C1及与其并联的(R2串C2)支路,其等效阻抗为R'=(1/C1s)//(R2+1/C2s),这个阻抗与电阻R1对输入电压Ui分压,故C1两端电压U'=Ui*R'/(R1+R')。

C1两端的电压U',同时也是支路R2串C2的电压,输出电压Uo是C2对R2分配电压U'的值。

即:Uo=U'*(1/C2s)/(R2+1/C2s)。

故综上所述,Uo/Ui=[(1/C2s)/(R2+1/C2s)]*R'/(R1+R') 。

式中R'=1/(C1s)*(R2+1/(C2s))/(1/C1s+R2+1/C2s)=(C2sR2+1)/(C2s+C1s+C1C2s^2*R2)。

最终化简得:

G(s)=Uo/Ui=1/(C1C2R1R2s^2+(C1R1+C2R2+C2R1)s+1)。

与楼上对比,多了一个交叉项C2R1s,这即是由负载效应产生的。

网络传递函数的3种解法:

(1)第1种方法确定系统的输入量与输出量,选取合适的中间变量,然后依据电学规律列写系统微分方程,经过整理,进行拉氏变换,从而求出其传递函数,可称其为微分方程法。?

如图1无源网络,Ur为输入量,Uo为输出量,求其传递函数。

根据基尔霍夫定律及欧姆定律,有:

如图2所示有源网络,U?i为输入量,U?o为输出量,求其传递函数。

不 根据运放特性及基尔霍夫定律,有:

对上式进行拉氏变换,求得传递函数:

(2)第2种方法做出系统的动态结构框图,然后进行等效变换求其传递函数,或者画出系统的信号流程图,用梅森公式求解其传递函数,可称之为框图法。

如图1所示无源网络,Ur为输入量,Uo为输出量,求其传递函数。

画出系统动态结构图如图3(信号流图略)。

根据梅森公式可写出系统传函:

有关动态结构框图的等效变换,参见参考文献中的有关章节,这里不多赘述。

(3)第3种方法画出系统的频域模型,进行求解,可称为复阻抗法。

如图1所示无源网络,Ur为输入量,Uo为输出量,求其传递函数。

其频域模型如图4所示。

利用复阻抗法还可更方便地求得不同变量间的传递函数。

U0/Ui=1/Cs/(R+1/Cs)=1/(RCs+1)

如果选取两个电容端的电压作为x1,x2,无论u输入什么,x1恒等于x2,所以系统不完全可控。y=x1=x2,系统是可观的。

由于不可控可观,所以传递函数必出现零点对消,所以传递函数的形式应为

G(s)=(s+a)/[(RCs+1)(s+a)]

 
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