一阶电路的零输入响应公式

核心提示列KVL。因为含有动态元件,所以是微分方程。解微分方程就能得到Uc。*是一阶线性,套公式就能得到通解。特解(强制分量):与输入激励的变化规律有关,是电路的暂态解。计算时取下一稳态时的值,C断L短通解(自由分量):由电路参数和结构决定,是暂态

列KVL。因为含有动态元件,所以是微分方程。

解微分方程就能得到Uc。*是一阶线性,套公式就能得到通解。

特解(强制分量):与输入激励的变化规律有关,是电路的暂态解。计算时取下一稳态时的值,C断L短

通解(自由分量):由电路参数和结构决定,是暂态分量。

全解:把初始条件的Uc(0+)=0代入,求得微分方程的C=-Us

再将该C代入Uc的通解便得到

零输入响应:

推导过程也是解微分方程,定积分常数。

*积分常数不是时间常数。

一阶电路:经典法

a,求初值Uc,iL

b,列方程

c,解出通解

d,定积分常数

一阶电路解的性质

a,由储能元件引起的响应,由初值衰减到0

b,衰减快慢取决于时间常数tao

tao=RC,tao=L/R

分析电路时,什么时候是零输入相应?什么时候是零状态相应?

解:t=0-时,电路如上图,显然此时电路处于稳态,电容相当于开路,Uc(0-)=9V。

t=0+时,电容相当于一个9V的电压源,等效电路如下:

KVL:2×(2-i1)+2×(2-i1)+9=2i1+4i1。解得:i1=1.7。

所以:U(0+)=2×(2-i1)+9=2×(2-1.7)+9=9.6(V)。

t=∞时,电容再次相当于开路,等效电路如下:

两个2Ω电阻中无电流、无电压,因此:Uc(∞)=U(∞)=2i1+4i1=6i1。

此时,i1=2A,所以:U(∞)=6×2=12(V)。

将电流源开路,从电容两端外加电压U,设流入电流为I。显然,此时I=i1。

所以:U=2I+2I+4i1+2i1=4I+6i1=10I。R=U/I=10(Ω),时间常数:τ=RC=10×0.1=1(s)。

三要素法:U(t)=U(∞)+[U(0+)-U(∞)]e^(-t/τ)=12+(9.6-12)e^(-t/1)=12-2.4e^(-t)? (V)。——这就是电路的全响应。

U(t)=9.6e^(-t)+12(1-e^(-t))=零输入响应+零状态响应。

暂态响应分量=2.4e^(-t)——会随着t→∞而逐步减小为零;

稳态响应分量=12,最终(即t=∞)时的稳态值。

零输入响应:假定没有外部激励时,即原图中2A电流源为零时,开关由a转向b后,电压U(t)的响应表达式;零输入——外部激励为零。

零状态响应:在t=0+时,储能元件(电容)未储存能量,即Uc(0+)=0情况下,开关装换后,U(t)的响应表达式;零状态——储能元件为零。

输入就是有电源输出的时候,所以零输入就是没有电源输入的时候,这时电容或线圈一般有初始电压与电流。

零状态正好相反既是只有电源作用,而电容或电感没有初始值。

做题时求零输入与零状态一般要分开来求,容易作对。

绝对标准答案,刚考完研,就是考的电路,今年有点难了,好好学啊,骚年,这是动态分析中最基本的东西。。。

 
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