动态电路的时域分析ppt课件

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1、第7章动态电路的时域分析7.1电路的瞬态过程与换路定律7.2一阶电路的零输入响应7.3一阶电路的零状态响应7.4一阶电路的全响应7.5一阶电路的三要素分析法7.1电路的瞬态过程与换路定律7.1.1电路的瞬态过程一阶电路可看成由两个单口网络组成，其一侧含所有的电源及电阻元件，另一侧只含一个动态元件。以电容为例，电路如图7-1所示。含源电阻网络部分N1用戴维南定理或诺顿定理化简后，电路如图7-1（b）或（c）所示。由图（b）或（c），我们可以求得单口网络的端口电压，亦即电容电压c。以图（b）为例，由KVL可得：（7-1）返回下一页7.1电路的瞬态过程与换路定律由元

2、件VAR得（7-2）将式（7-2）代入式（7-1）可得（7-3）类似地，对图（c）电路，由KCL及元件VAR可得（7-4）当给定初始条件以及t≥t0时的、便可由式（7-3）或（7-4）解得t≥t0时的。返回上一页下一页7.1电路的瞬态过程与换路定律一旦求得，便可根据置换定理以电压源去置换电容，使原电路变换成为一个电阻电路，运用电阻电路的分析方法就可解得t≥t0时所有的支路电流和电压。对含电感L的一阶电路，在运用置换定理时可用电流为的电流源去置换电感。为电感电流，可由微分方程（7-5）或（7-6）返回上一页下一页7.1电路的瞬态过程与换路定律结合初始条件求得。利

3、用图7-1（b）、（c），设想用电感L代替原来的电容C，并令图中的电流为后得出上述微分方程。因此，处理一阶电路最关键的步骤是求得或，我们将着重分析如图7-1（b）、（c）所示的含电容（电感）的这类简单电路。7.1.2换路定律电路理论中把电路结构或参数的改变称为换路。如图7-2所示，开关S由打开到闭合，假设开关动作瞬时完成，开关的动作改变了电路的结构，这就称为换路，开关动作的时刻选为计时时间的起点，记为t=0。我们研究的就是开关动作后，即t=0以后的电路响应。返回上一页下一页7.1电路的瞬态过程与换路定律在换路瞬间，电容元件的电流有限时，其电压不能跃变；电感元件

4、的电压有限时，其电流不能跃变，这一结论叫做换路定律。把电路发生换路时刻取为计时起点t=0，而以t=0-表示换路前的一瞬间，它和t=0之间的间隔趋近于零；以t=0+表示换路后的一瞬间，它和t=0之间的间隔也趋近于零，则换路定律可表示为（7-7）返回上一页下一页7.1电路的瞬态过程与换路定律电容上的电荷量和电感中的磁链也不能跃变，而电容电流、电感电压、电阻的电流和电压、电压源的电流、电流源的电压在换路瞬间是可以跃变的。它们的跃变不会引起能量的跃变，即不会出现无限大的功率。例7-1求图7-3所示电路开关断开后各电压，电流的初始值。已知在开关断开前，电路已处于稳定状态

5、。解：设开关打开前后瞬间的时刻为t=0－和t=0+，由换路定律返回上一页下一页7.1电路的瞬态过程与换路定律宜先作出t=0－时的等效电路以求得。根据已知条件，此时电路处于稳态，电容可看作开路，得t=0－时的等效电路如图7-3（a）所示。由此可知故得作t=0+时的等效电路如图7-3（b）所示，由此可求得返回上一页下一页7.1电路的瞬态过程与换路定律例7-2求图7-4所示电路在开关闭合后，各电压、电流的初始值。已知在开关闭合前，电路已处于稳态。解先求出开关未闭合时电感的电流。根据已知条件，此时电路处于稳态，电感可看作短路，得t=0－时的等效电路如图7-4（a）所示

6、。由此可知故得作t=0+时的等效电路，如图7-4（b）所示，运用直流电阻电路的分析方法，即可求出各电压、电流的初始值为返回上一页下一页7.1电路的瞬态过程与换路定律返回上一页7.2一阶电路的零输入响应电路在没有外加输入时的响应称为零输入响应（zeroinputresponse）。因此，零输入响应是仅仅由于非零初始状态所引起的，也就是说，是由初始时刻电容中电场的贮能或电感中磁场的贮能所引起的。如果在初始时刻贮能为零，那么在没有电源作用的情况下，电路的响应也为零。电路在初始时刻具有贮能，这就意味着在初始时刻以前，电路一定有电源作用过。但我们研究的是初始时刻以后电路

7、的响应，如果在初始时刻以后，电路内已无电源作用，那末，电路的响应就是零输入响应。在研究动态电路的响应时，都是指在某一具体的初始时刻以后的响应，这一初始时刻常选为计算时间的起点即t=0.返回下一页7.2一阶电路的零输入响应设电路如图7-5所示。在t<0时，开关S1一直闭合，因而电容C被电压源充电到电压.在t=0时，开关S1打开而开关S2同时闭合，假定开关动作瞬时完成。这样，通过换路，我们便可得如图7-6所示的电路，其中只含一个电阻和一个已被充电的电容。于是，在电容初始贮能的作用下，在t≥0时电路中虽无电源，仍可以有电流，电压存在，构成零输入响应。在对这一换路后的

8、电路进行数学分析之前，我们先从物理概念