P23~33第7章 一阶电路和二阶电路的时域分析 详情可以看看书

7.1动态电路方程的建立及初始条件的确定

7.1.1电阻电路的换路

没有电容电感时,我们发现开关前后的两个状态,转换时间为零,即过渡时间为零。

7.1.2电容电路的换路

我们发现:

1)

时间从-∞到0是一个稳定的状态,即Uc有一个固定的值0,没有激励当然为0。

时间从0到t1不是一个稳定的状态,即Uc没有一个固定的值,是一个过渡过程。

时间从t1到+∞是一个稳定的状态,即Uc有一个固定的值Us,电流i,有个固定值0。

2)

换路前后瞬间Us没有变化,但是电流i跃变了。

3)

电容没有充满时,

我们可以发现上图的过度阶段绿色代表电流在增加,红色代表的电压在减少。

根据有限值除以0等于无限值,可得下图结论:

能量的变化量是有限的,但是能量的变率,即功率,是可以无限的。

7.1.3动态电路的方程

7.1.3.1RC电路------时域分析方法之经典法

7.1.3.2RL电路------时域分析方法之经典法



注意积分与求导是互为逆运算

7.1.3.3RLC电路------时域分析方法之经典法



7.1.3.4稳态分析和动态分析的区别

7.1.4电路的初始条件

7.1.4.1 t=0+与t=0-

7.1.4.2 电容的初始条件


7.1.4.3 电感的初始条件



7.1.4.4 换路定律

7.1.4.5 求初始值的步骤

叠加原理:

UL=U电感+U电压源

=U电感+0=U电感

7.2一阶电路的零输入响应

7.2.1 RC电路的零输入响应

微分的特征方程


注意:t在此指的是起始时间到某一刻时间,即大小是t-t0,由此把公式扩展到了全时间域。

e 是一个无理常数,约等于 2.718281828459 。

7.2.2 RL电路的零输入响应

一阶RL电路与一阶RC电路是对偶关系





7.2.3 小结


7.3 一阶电路的零状态响应

7.3.1 RC电路的零状态响应

电容充电过程,电容上级板与激励Us正极间的电压不断减少,根据欧姆定律,流过电阻R的电流也不断减少,稳定后流过电阻R的电流为0,R相当于导线。

这里的撇不是求导的意思,一瞥代表非齐次方程特解即稳态解,两撇代表齐次方程特解,由电路参数和结构决定




7.3.1 RL电路的零状态响应

开关合上,过一段时间,稳定后电感电流为恒流,这一点对理解公式很重要。


7.4 一阶电路的全响应

7.4.1 一阶电路的全响应概念

电压是两部分的叠加,一部分是恒定的激励施加给了多少,另一部分是动态元件的初始储能的消耗剩余。

7.4.2 全响应的两种分解方式


7.4.3 热力学第二定律

定律表述:不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。

就是直流激励源作用到动态电路上,随着时间的推移,所有支路的电压电流响应都激励直流电源有关系,不取绝与电路结构。必须在有限的时间才能完成所需功能。但是人类活在有限的时间内。


7.4.4 三要素分析一阶电路

三要素:稳态解,初始值,时间常数



7.5 单位跃阶函数


伊克瑟隆ε:前面添加负号是对上一时刻函数整体向下移动1,-即-1

。ε(t-to)括号里的-t0代表对上一时刻函数整体跃变的起点时间点,此起点前函数值为零。ε(t)表示t小于0时值为0,t大于0时值为1

注意:向上向下移动时间t个单位。

7.5.1 一阶电路的跃阶响应



注意这里的等效思路:将电压源与电阻串联等效为电流源与电阻并联。

大学除法是求导,如果不会求ε(t)的导,可以求电阻的电流。


7.6单位冲击函数

单位脉冲函数指的是:一个门形的方波,由一上升沿,一个水平线,一个下降沿组成。

把t拓展到t-t0。



7.6.1一阶电路的冲激响应

冲击视为频率无穷大,则电容无阻值,电阻R的电流为0。换路前电容电压为0,环路后激励没了,但是电容在前一瞬充了电。



可以发现电容电压没有冲激,即没有从有限值变到无限值。但是电容电流存在冲击响应。

从基尔霍夫电压定律开始研究下图的例2:

激励冲激,电感阻抗无穷大,电压都分到了电感上,电感电压跟着冲激


7.7单位跃阶响应和单位冲激响应的关系

单位冲激响应函数=对单位阶跃响应函数求导

单位冲激激励函数=对单位阶跃激励函数求导





7.8卷积积分

卷积运算的运算符:*

我理解的是t和§可以换成同一个变量,例如t= τ+§

这样就是变成一个变量了,然后τ是未知的一个常数

7.9状态方程

注意关键:最少的信息

注意关键:基尔霍夫电压定律

7.10输出方程

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7.12动态电路时域分析中的几个问题

7.12.1动态电路微分方程的阶数与电路结构的关系

就是需要注意可以化简减少动态元件数量的电路结构


7.12.2动态电路中初始值的计算


7.12.3非齐次微分方程特解的计算


7.13二阶电路

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