《動態(tài)電路分析》PPT課件.ppt

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1、第三章動態(tài)電路分析第三章動態(tài)電路分析本章主要內(nèi)容動態(tài)電路的基本概念一階電路的分析階躍信號與階躍響應二階電路簡介第三章動態(tài)電路分析學習目標深刻理解零輸入響應、零狀態(tài)響應、全響應的含義，并掌握它們的分析計算方法。掌握動態(tài)電路方程的建立及解法。熟練掌握輸入為直流信號激勵下的一階電路的三要素分析法。3.1動態(tài)電路的基本概念電阻電路與動態(tài)電路電阻電路：電路中僅由電阻元件和電源元件構(gòu)成。(即時電路)KCL、KVL方程和元件特性均為代數(shù)方程。描述電路的方程為代數(shù)方程。動態(tài)電路：含儲能元件L、C。(記憶電路)KCL、KVL方程仍為代數(shù)方程，而元件方程中含微分或積分形式。因此描述電路的方程為微

2、分方程。3.1動態(tài)電路的基本概念動態(tài)電路定義:含有電容和電感等儲能元件的電路.對含有或簡化后含有一個儲能元件的電路，稱為一階電路.含有或簡化后含有兩個儲能元件的電路，稱為二階電路.穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)穩(wěn)態(tài)：電路的響應穩(wěn)恒不變或按周期規(guī)律變化.暫態(tài)：電路中含有儲能元件時,由于電路結(jié)構(gòu)或元件參數(shù)的變化,使電路的響應從一個穩(wěn)態(tài)到另一個穩(wěn)態(tài)的過渡過程.3.1動態(tài)電路的基本概念什么是電路的過渡過程？S未動作前S接通電源后進入另一穩(wěn)態(tài)i=0,uC=0i=0,uC=USS+–uCUSRCiS+–uCUSRCi過渡過程：電路由一個穩(wěn)態(tài)過渡到另一個穩(wěn)態(tài)需要經(jīng)歷的過程。穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)態(tài))過渡狀態(tài)(動態(tài))3.

3、1動態(tài)電路的基本概念uCtt1USO初始狀態(tài)過渡狀態(tài)新穩(wěn)態(tài)過渡過程產(chǎn)生的原因：1.電路中含有儲能元件(內(nèi)因)能量不能躍變2.電路結(jié)構(gòu)或電路參數(shù)發(fā)生變化(外因)支路的接入、斷開；開路、短路等S+–uCUSRCi+uSR1R2R3?參數(shù)變化換路+–uCC+uSR1R3?3.1動態(tài)電路的基本概念是否含動態(tài)儲能元件的電路就一定有暫態(tài)呢?否,在直流激勵下,電容相當于開路,電感相當于短路,所以含電容電感的電路在直流激勵下處于穩(wěn)態(tài).換路定義：由于電路結(jié)構(gòu)的改變或元件參數(shù)的突然變化,從而使電路由穩(wěn)態(tài)進入暫態(tài)的過程.換路在瞬間進行,設換路時刻為0;0_:換路前接近換路的一瞬間;0+:換路后的初

4、始瞬間;換路定律換路定律定義：指若電容電流、電感電壓為有限值，則uC、iL不能躍變，即換路前后一瞬間的uC、iL是相等的。CiuC+–換路瞬間，若電容電流保持為有限值，則電容電壓（電荷）換路前后保持不變。LiLu+–換路瞬間，若電感電壓保持為有限值，則電感電流（磁鏈）換路前后保持不變。換路定則是建立在能量不能突變的基礎上！換路定律證明：對于線性電容元件，在任意時刻t，其電荷、電壓與電流的關系為：在t0=0-，t=0+時刻在換路時刻，由于iC為有限值，則積分項為0，故對初值為0的電容，在換路后瞬間電容上的電壓值為0，相當于短路換路定律同理：對于線性電感元件，在任意時刻t，其磁鏈

5、、電流與電壓的關系為：在t0=0-，t=0+時刻在換路時刻，由于uL為有限值，則積分項為0，故對初值為0的電感，在換路后瞬間電感上的電流值為0，相當于開路初始條件的確定含動態(tài)元件電路的分解及電路初始條件的確定對一階動態(tài)電路的分析可運用前面學過的分解方法和等效變換進行。將電路看成兩個單口網(wǎng)絡，其一為所有含源電阻網(wǎng)絡，另一部分為一動態(tài)元件。初始條件的確定以含電容電路為例，將N1進行戴維南等效后列電路方程：整理得：解此方程求出uc，然后用一個電壓源置換電容，使原電路成為電阻電路，就可求出任意時刻的其他電路變量。以上電路諾頓等效后電路方程：初始條件的確定同理對電感電路，將N1進行戴維

6、南等效后電路方程：解此方程求出iL，然后用一個電流源置換電感，使原電路成為電阻電路，就可求出任意時刻的其他電路變量。含電感電路諾頓等效后電路方程：對微分方程的求解，在確定初始條件時應運用電容電壓和電感電流連續(xù)的性質(zhì)。初始值的確定1.確定uC(0+)和iL(0+)換路后瞬間電容電壓、電感電流的初始值，用uC(0+)和iL(0+)來表示，它是利用換路前瞬間t=0-電路確定uC(0-)和iL(0-)，再由換路定律得到uC(0+)和iL(0+)的值。2.求解其他變量電路中其他變量如iR、uR、uL、iC的初始值不遵循換路定律的規(guī)律，它們的初始值需由t=0+電路來求得。具體求法：畫出t

7、=0+電路，在該電路中若uC(0+)=uC(0-)=US，電容用一個電壓源US代替，若uC(0+)=0則電容用短路線代替。若iL(0+)=iL(0-)=IS，電感一個電流源IS代替，若iL(0+)=0則電感作開路處理。例題例1：t=0時打開開關S，求uC(0+),iC(0+).+10ViiCuCS10k?40k??+?C+10Vi(0+)iC(0+)8V10k??+?由換路定則：uC(0+)=uC(0?)=8V?解：0+等效電路：例題例2：t=0時閉合開關S，求uL(0+).10VS1?4?iLLuL+