一阶电路的时域分析
求的是換路后任意時刻電路的響應大小。
目錄
- 0. 相關概念
- (1)時間常數【τ\tauτ】
- (2)其他
- 1. 一階電路的零輸入響應
- (1)RC電路
- (2)RL電路
- 2. 一階電路的零狀態響應
- (1)RC電路
- (2)RL電路
- 3. 一階電路的全響應
- 三要素法
0. 相關概念
(1)時間常數【τ\tauτ】
定義:反映一階電路過渡過程的進展速度。
越大,過渡越慢;
越小,過渡越快。
| f(t) | f(0) | 0.368 f(0) | 0.135 f(0) | 0.05 f(0) |
理論上,無限時間以后,u才能衰減為零值。
但工程上認為,換路后,3τ~5τ3\tau ~ 5\tau3τ~5τ,過渡過程結束。
對于RC電路:τ=RC\tau = RCτ=RC
對于RL電路:τ=LR\tau = \frac{L}{R}τ=RL?
(2)其他
強制分量:電路施加的激勵。
自由分量:只與電路的參數有關,而與外加激勵無關的量。
穩態分量:
瞬態分量:
1. 一階電路的零輸入響應
定義:無外施激勵電源。僅由動態元件初始儲能所產生相應。
(1)RC電路
uC=U0e?tτu_C= U_0e^{-\frac{t}{\tau}} uC?=U0?e?τt?
(2)RL電路
iL=U0Re?tτi_L = \frac{U_0}{R}e^{-\frac{t}{\tau}} iL?=RU0??e?τt?
2. 一階電路的零狀態響應
定義:動態元件的初始儲能為000,初始時刻僅有外施激勵引起響應。
(1)RC電路
uc=US(1?e?tτ)u_c = U_S(1 -e^{-\frac{t}{\tau}}) uc?=US?(1?e?τt?)
i=USRetτi = \frac{U_S}{R}e^{\frac{t}{\tau}} i=RUS??eτt?
注意uC和iu_C和iuC?和i的參考方向,若與圖中相反,需要加負號。
(2)RL電路
iL=IS(1?e?tτ)i_L = I_S(1-e^{-\frac{t}{\tau}}) iL?=IS?(1?e?τt?)
3. 一階電路的全響應
定義:一個非零初始狀態的一階電路受到激勵時,電路的響應。
全響應 = 零輸入響應 + 零狀態響應
全響應 = 強制分量 + 自由分量
全響應 = 穩態分量 + 瞬態分量
三要素法
f(t)=f(∞)+[f(0+)?f(∞)]e?tτf(t) = f(\infty) + [f(0_+) - f(\infty)]e^{-\frac{t}{\tau}} f(t)=f(∞)+[f(0+?)?f(∞)]e?τt?
- f(0)f(0)f(0):初始值
- f(∞)f(\infty)f(∞):穩態值
- τ\tauτ:時間常數
總結
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