模拟电路第六章电路的暂态过程.ppt

返回返回第第第第6 6章章章章 电路的暂态过程电路的暂态过程电路的暂态过程电路的暂态过程开始开始本本章章讨讨论论含含有有储储能能元元件件电电路路开开始始工工作作或或电电路路发发生生变化后一段时间内的响应。变化后一段时间内的响应。电电路路工工作作状状态态发发生生变变化化的的时时候候，电电路路储储能能状状态态的的变变化化是是渐渐变变的的，电电路路的的响响应应从从一一个个稳稳定定状状态态向向另另一一个个稳定状态渐变，这段渐变的响应称为暂态响应。稳定状态渐变，这段渐变的响应称为暂态响应。目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续本章目录本章目录6.1 换路定理与电压和电流初始值的确定换路定理与电压和电流初始值的确定6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程6.4 一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法6.5 矩形脉冲作用于一阶电路矩形脉冲作用于一阶电路6.6 RLC串联电路的零输入响应串联电路的零输入响应返回总目录返回总目录2目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.1 换路定理与电压和电流初始值的确定换路定理与电压和电流初始值的确定n电路的暂态和稳态电路的暂态和稳态n稳态：电路中电压、电流处于稳定状态稳态：电路中电压、电流处于稳定状态(直流或周期变化直流或周期变化)。n暂态：电路从一个稳态到另一个稳态的过渡状态。暂态：电路从一个稳态到另一个稳态的过渡状态。暂态过程实际上是电路中储能状态的调整过程，因此，只暂态过程实际上是电路中储能状态的调整过程，因此，只有含有储能元件的电路才具有暂态过程。有含有储能元件的电路才具有暂态过程。n换路的概念换路的概念当电路中发生当电路中发生（1）电路结构变动）电路结构变动（2）元件参数变化）元件参数变化（3）开关动作等使电路方程发生改变）开关动作等使电路方程发生改变的动作时，称换路。的动作时，称换路。3目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.1 换路定理与电压和电流初始值的确定换路定理与电压和电流初始值的确定（续（续1）电路发生换路，我们通常需要确定换路后一段时间的电路电路发生换路，我们通常需要确定换路后一段时间的电路响应（电路的暂态响应），这时，换路时刻就是我们对电路响响应（电路的暂态响应），这时，换路时刻就是我们对电路响应观察的起点。应观察的起点。n 换路定律换路定律n能量守恒：电路中储能元件的储能不会发生突变！能量守恒：电路中储能元件的储能不会发生突变！n如如果果电电路路中中电电流流有有限限，换换路路瞬瞬间间电电容容电电压压不不发发生生突突变变；如果电路中电压有限，换路瞬间电感电流不发生突变。如果电路中电压有限，换路瞬间电感电流不发生突变。设换路时刻为设换路时刻为 t0如果如果则则4目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.1 换路定理与电压和电流初始值的确定换路定理与电压和电流初始值的确定（续（续2）n换路定律描述了换路的瞬间前后电路的储能情况，电路换路定律描述了换路的瞬间前后电路的储能情况，电路换路以后瞬间的工作状态完全可由换路后的激励条件与换路以后瞬间的工作状态完全可由换路后的激励条件与储能状态确定。现在我们来讨论如何确定储能状态确定。现在我们来讨论如何确定t=t0+时电路时电路各部分的电压与电流的值，即暂态过程的初始值。各部分的电压与电流的值，即暂态过程的初始值。n确定换路瞬间电路的储能状态确定换路瞬间电路的储能状态1.1.换路前电路已经达到稳态换路前电路已经达到稳态 将电容替换为开路、电感替换为短路作出等效电路，通过将电容替换为开路、电感替换为短路作出等效电路，通过对等效的直流电路分析得到储能元件初始值。对等效的直流电路分析得到储能元件初始值。2.2.换路前电路尚未达到稳态换路前电路尚未达到稳态 电路在过渡过程中出现新的换路，根据过渡过程持续的时电路在过渡过程中出现新的换路，根据过渡过程持续的时间来计算新换路发生时刻的电容电压和电感电流响应值。间来计算新换路发生时刻的电容电压和电感电流响应值。5目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.1 换路定理与电压和电流初始值的确定换路定理与电压和电流初始值的确定（续（续3）n作换路后瞬间等效电路作换路后瞬间等效电路n将电容元件等效为数值将电容元件等效为数值 uC(t0+)的电压源的电压源n将电感元件等效为数值将电感元件等效为数值iL(t0+)的电流源。的电流源。n 确定换路后瞬间的电路响应确定换路后瞬间的电路响应初始值初始值 在换路后瞬间的直流等效电路中，利用第在换路后瞬间的直流等效电路中，利用第2章所介绍的方章所介绍的方法，我们可以确定各响应电压和电流的初始值法，我们可以确定各响应电压和电流的初始值 u(t0+)和和i(t0+)。请看例子请看例子6目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.1 换路定理与电压和电流初始值的确定换路定理与电压和电流初始值的确定（续（续4）10mAt=0iR2k 1k iCiL2k uLuCt=0-电容等效开路、电感等效短路电容等效开路、电感等效短路t=0+可以跃变可以跃变不能跃变不能跃变7目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程n无源及直流一阶电路的方程无源及直流一阶电路的方程对对于于线线性性一一阶阶电电路路，由由于于只只含含有有一一个个独独立立的的储储能能元元件件（L或或C），电路可分割成两个部分：），电路可分割成两个部分：线性线性电阻网络电阻网络NL线性线性电阻网络电阻网络NC或或根据戴维宁定理，线性电阻网络可用戴维宁等效电路替换：根据戴维宁定理，线性电阻网络可用戴维宁等效电路替换：RULuLiL+-RUCuCiC+-电电路路方方程程8目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续1）n方程的右边为常数（直流电源）或方程的右边为常数（直流电源）或 0，进一步分析可见，当，进一步分析可见，当电路达到稳态（直流稳态）时，方程左边变量的稳态正是该电路达到稳态（直流稳态）时，方程左边变量的稳态正是该常数！常数！n方程的左边为：方程的左边为：或或其中，其中，或或取决于电路元件参数，称为时间常数。取决于电路元件参数，称为时间常数。根根据据替替代代原原理理，线线性性电电阻阻网网络络内内的的电电压压、电电流流可可将将电电容容或或电电感感用用其其两两端端电电压压、电电流流数数值值的的电电压压源源或或电电流流源源替替代代后后（纯纯电电阻阻网网络络）求求解解，因因此此也也必必满满足足上上面面的的规规律律，因因此此，线线性一阶无源、直流电路方程：性一阶无源、直流电路方程：或或9目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续2）其中，所求电压、电流可为电路中任意一条支路上的响其中，所求电压、电流可为电路中任意一条支路上的响应，方程右边的符号表示该响应在直流稳态时的值。应，方程右边的符号表示该响应在直流稳态时的值。由由于于在在直直流流稳稳态态时时，所所有有电电压压电电流流都都为为直直流流，电电容容电电流流和和电电感感电电压压必必为为0，因因此此，直直流流稳稳态态时时，电电容容将将等等效效为为开开路路、电感将等效为短路电感将等效为短路。或或10目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续3）n零输入响应和零状态响应零输入响应和零状态响应电电路路的的工工作作需需要要能能量量维维持持，对对于于含含有有储储能能元元件件的的电电路路，能能量来源有两个：电路中的激励电源、储能元件中的初始储能。量来源有两个：电路中的激励电源、储能元件中的初始储能。根根据据叠叠加加原原理理，含含储储能能元元件件线线性性电电路路的的响响应应可可分分成成两两个个部部分分：仅仅由由电电路路中中的的激激励励电电源源产产生生的的响响应应、仅仅由由储储能能元元件件中中的的初初始储能产生的响应。始储能产生的响应。零输入响应零输入响应：电路中无独立激励电源，仅由电路中储能元件：电路中无独立激励电源，仅由电路中储能元件的初始储能维持的响应。常用下标的初始储能维持的响应。常用下标zi表示，如表示，如uzi零状态响应零状态响应：电路中储能元件无初始储能，仅由激励电源维：电路中储能元件无初始储能，仅由激励电源维持的响应。常用下标持的响应。常用下标zs表示，如表示，如uzs11目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续4）电电路路全全响响应应：电电路路中中既既有有独独立立激激励励电电源源，储储能能元元件件又又有有初初始储能，它们共同维持的响应。根据叠加原理始储能，它们共同维持的响应。根据叠加原理全响应全响应=零输入响应零输入响应+零状态响应零状态响应在在求求解解零零输输入入响响应应时时，各各独独立立激激励励电电源源应应置置0；而而求求解解零零状态响应时，储能元件的初始储能应置状态响应时，储能元件的初始储能应置0。12目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续5）n一阶电路的零输入响应一阶电路的零输入响应线性无源线性无源电阻网络电阻网络NL线性无源线性无源电阻网络电阻网络NCRLuLiLRCuCiC电路方程电路方程初始条件初始条件13目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续6）零输入响应零输入响应一般地，一阶电路的零输入响应方程为一般地，一阶电路的零输入响应方程为初始条件初始条件零输入响应零输入响应电压或电流电压或电流14目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续7）例：图示电路中开关例：图示电路中开关S在在t=0断开，求开关断开后的断开，求开关断开后的i1,i2,iC+-10VSCiCi1i2R3R2R1开关断开前，电容与电压源并联开关断开前，电容与电压源并联所以所以 uC(0-)=10V由换路定律由换路定律uC(0+)=uC(0-)=10V换路后（换路后（t0）电路为）电路为+-uC(0+)=10VCiCi1i2R3R2R1R1i1=R2i2i1+i2+iC=0R1i1-R3iC-uC=0电路中电压电流的基本约束电路中电压电流的基本约束15目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续8）关于各待求电流的电路方程为：关于各待求电流的电路方程为：方程形式完全相同。时间常数：方程形式完全相同。时间常数：解微分方程可得各响应。解微分方程可得各响应。16目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续9）暂态响应的波形暂态响应的波形请观看仿真结果请观看仿真结果17目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续10）时间常数决定了电路暂态响应变化的快慢时间常数决定了电路暂态响应变化的快慢t234567e-t/36.8%13.5%5%1.8%0.3%0.25%0.09%经过经过3个时间常数电路暂态响应衰减到个时间常数电路暂态响应衰减到5%，5个时间常数后个时间常数后暂态响应衰减到暂态响应衰减到0.3%工程上认为，经过工程上认为，经过35个时间常数后，电路暂态过程结束，个时间常数后，电路暂态过程结束，进入稳态。进入稳态。18目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续11）n一阶电路的零状态响应一阶电路的零状态响应线性含源线性含源电阻网络电阻网络NL线性含源线性含源电阻网络电阻网络NC电路方程电路方程初始条件初始条件RULuLiL+-RUCuCiC+-19目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续12）零状态响应：零状态响应：一般地，一阶电路的零状态响应方程为：一般地，一阶电路的零状态响应方程为：初始条件初始条件零状态响应：零状态响应：电压或电流电压或电流20目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续13）例：图示电路中开关例：图示电路中开关S在在t=0合上，求开关合上后的合上，求开关合上后的i1,i2,iC。图图中电阻单位为千欧姆，电容中电阻单位为千欧姆，电容C为为5微法。微法。设开关合上前，电路已处于稳态设开关合上前，电路已处于稳态所以所以uC(0-)=0V由换路定律由换路定律uC(0+)=uC(0-)=0V换路后（换路后（t0）电路为）电路为+-27VSCiCi1i210306060+-CiCi1i2103060+-6027V初始条件：初始条件：iC(0+)=0.45mAi1(0+)=i2(0+)=0A稳态条件：稳态条件：iC()=0mAi1()=0.1mAi2()=0.2mA21目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续14）关于各待求电流的电路方程为：关于各待求电流的电路方程为：方程形式完全相同。时间常数：方程形式完全相同。时间常数：22目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.23 一阶电路的暂态过程一阶电路的暂态过程（续（续15）O0.2O0.1O0.45电路仿真电路仿真23目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法线性直流或无源一阶电路的方程：线性直流或无源一阶电路的方程：或或其中，时间常数其中，时间常数或或R为与储能元件相接的线性电路的戴维宁等效电阻。为与储能元件相接的线性电路的戴维宁等效电阻。为响应的稳态解。为响应的稳态解。只要知道了时间常数和稳态解，即可立即写出电路方程。只要知道了时间常数和稳态解，即可立即写出电路方程。要要求求解解电电路路的的暂暂态态，还还必必须须给给出出电电路路响响应应的的初初始始值值（数学上称为初始条件）：（数学上称为初始条件）：因此，线性直流或无源一阶电路的暂态完全由三个要素确定因此，线性直流或无源一阶电路的暂态完全由三个要素确定1.时间常数时间常数 2.稳态解稳态解 u()3.初始值初始值 u(t0+)一阶电路暂态分析的三要素法一阶电路暂态分析的三要素法24目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续1 1）1.1.时间常数的确定时间常数的确定线性直流线性直流电阻网络电阻网络NCRUC+-线性直流线性直流电阻网络电阻网络NLRUL+-从从换路后的电路换路后的电路中分割出动态元件，中分割出动态元件，将线性直流电阻网络用戴维宁等效电路替代，将线性直流电阻网络用戴维宁等效电路替代，RC一阶电路时间常数一阶电路时间常数RL一阶电路时间常数一阶电路时间常数25目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续2 2）2.稳态解的确定稳态解的确定直流稳态（如果存在）时，电路中所有电压、电流均为直流稳态（如果存在）时，电路中所有电压、电流均为直流，因为电容和电感是动态元件，所以，当电路达到直直流，因为电容和电感是动态元件，所以，当电路达到直流稳态时流稳态时直流稳态时，电容等效为开路、电感等效为短路。直流稳态时，电容等效为开路、电感等效为短路。26目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续3 3）线性直流线性直流电阻网络电阻网络NC线性直流线性直流电阻网络电阻网络NL线性直流线性直流电阻网络电阻网络NC在等效电路中，按电阻电路分析方法求解电路中在等效电路中，按电阻电路分析方法求解电路中响应的稳态值。响应的稳态值。线性直流线性直流电阻网络电阻网络NL27目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续4 4）3.初始值的确定初始值的确定电路初始响应值受两个因素的影响：电路初始响应值受两个因素的影响：（1）电路的初始储能）电路的初始储能（2）电路激励大小。）电路激励大小。换路定律指出，换路瞬间电容电压和电感电流不突变：换路定律指出，换路瞬间电容电压和电感电流不突变：uC(t0-)和和iL(t0-)一一般般由由换换路路前前的的稳稳态态响响应应决决定定，求求解解方方法法和和稳稳态态解解求求解解类类似似。由由于于只只要要确确定定换换路路瞬瞬间间的的响响应应，所所以以我我们们只作瞬间等效电路。只作瞬间等效电路。28目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续5 5）线性直流线性直流电阻网络电阻网络NC线性直流线性直流电阻网络电阻网络NL 换路后瞬间等效电路中，按电阻电路分析方法求解电路中换路后瞬间等效电路中，按电阻电路分析方法求解电路中响应的初始值。响应的初始值。线性直流线性直流电阻网络电阻网络NC线性直流线性直流电阻网络电阻网络NL换路后瞬间换路后瞬间等效电路等效电路29目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续先先确确定定换换路路前前电电容容电电压压和和电电感感电电流流；利利用用换换路路定定律律确确定定换换路路后后瞬瞬间间的的电电容容电电压压和和电电感感电电流流；在在换换路路后后的的电电路路中中，将将电电容容用用初初始始电电压压源源替替代代、电电感感用用初初始始电电流流源源替替代代（换换路路瞬瞬间间等等效效电电路路）；再按直流电阻电路的分析方法求解。再按直流电阻电路的分析方法求解。6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续6 6）4.直流线性一阶电路的暂态响应直流线性一阶电路的暂态响应确定了一阶电路的三个要素后，可以将电路的响应直接写出确定了一阶电路的三个要素后，可以将电路的响应直接写出（1）时间常数）时间常数或或（2）稳态响应）稳态响应在在换换路路后后的的电电路路中中，将将电电容容开开路路、电电感感短短路（直流稳态等效电路），再按直流电阻电路的分析方法求解。路（直流稳态等效电路），再按直流电阻电路的分析方法求解。（3）初始值）初始值30目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续7 7）例例1 已已知知：U=6V，R1=2，R2=4，求求：t=0时时，S闭闭合合瞬瞬间间各元件上电压、电流的初始值。各元件上电压、电流的初始值。R1i+-SR2iSLiLU由换路定律：由换路定律：作出作出 t=0+时的等效电路时的等效电路R1+-R2U其中电感其中电感L用用1A理理想电流源代替。想电流源代替。电路仿真实验电路仿真实验31目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续8 8）10k 5k K+-12V5k 10 Fuo(t)=?由三要素法：由三要素法：t=010k 5k 5k 10 Fuo(0+)=?时间常数：时间常数：初始响应：初始响应：稳态响应：稳态响应：uo()=?电路仿真实验电路仿真实验10k 5k K+-12V5k 10 Fuo(t)=?uo(t)=?32目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.46.4一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法一阶线性电路暂态过程的三要素分析法（续（续（续（续9 9）例例3 无无源源线线性性电电阻阻网网络络N与与2F无无初初始始储储能能电电容容构构成成一一阶阶电电路路，当开关合上后当开关合上后若若将将电电容容换换成成2H无无初初始始储储能能电感，求：电感，求：u0(t)=?N+-Ut=02Fu0接电容时接电容时时间常数：时间常数：R=2 初始响应：初始响应：动态元件短路动态元件短路稳态响应：稳态响应：动态元件开路动态元件开路接电感时响应：接电感时响应：接电感时接电感时初始响应：初始响应：稳态响应：稳态响应：时间常数：时间常数：33目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.5 矩形脉冲作用于一阶电路矩形脉冲作用于一阶电路n矩形脉冲作用于一阶电路可等效为电路的二次换路矩形脉冲作用于一阶电路可等效为电路的二次换路U1U2t1t2一阶电路一阶电路矩形脉冲矩形脉冲电压源电压源一阶电路一阶电路t=t1t=t2U2U1可利用三要素法作两次暂态分析确定响应。可利用三要素法作两次暂态分析确定响应。34目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.5 矩形脉冲作用于一阶电路矩形脉冲作用于一阶电路（续（续1）在在图图示示电电路路中中，电电流流源源产产生生单单脉脉冲冲电电流流信信号号，脉脉冲冲宽宽度度10ms，脉脉冲冲幅幅度度20mA；电电路路中中R1=R2=1k，C=10 F；电电容容器无初始储能。求电阻器无初始储能。求电阻R2上的电压（函数式和波形）上的电压（函数式和波形）020mA10msR1R2CiSu2等等效效电电路路形形式式如如图图，开开关关S在在 t=0 时时闭闭合合，又又在在 t=10ms时断开。时断开。设脉冲上升沿时刻为设脉冲上升沿时刻为 t=0脉冲下降沿时刻为脉冲下降沿时刻为 t=10ms电电路路中中电电流流源源的的两两次次跃跃变变，分分别别对对应应一一次次换换路路，因因此此，有有两两个个暂态过程。暂态过程。R1R2CISu2S35目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.5 矩形脉冲作用于一阶电路矩形脉冲作用于一阶电路（续（续2）电电路路的的求求解解也也要要分分两两步步进进行行，一一般般情情况况下下，每每出出现现一一次次换换路（电源状态转变）都要重新分析一次。路（电源状态转变）都要重新分析一次。第一次换路：第一次换路：S 在在 t=0时拨向上端时拨向上端1.计算时间常数计算时间常数2.计算稳态响应计算稳态响应3.计算初始响应计算初始响应4.t=0 10ms 期间电路响应期间电路响应tu2O10ms10VR1R2CISu2SR1R2CISISu2t=036目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.5 矩形脉冲作用于一阶电路矩形脉冲作用于一阶电路（续（续3）第二次换路：第二次换路：S在在 t=10ms时断开时断开1.计算时间常数计算时间常数2.计算稳态响应计算稳态响应3.计算初始响应计算初始响应4.t 10ms 电路响应电路响应tu2010ms10V6.06V-3.94V电路仿真实验电路仿真实验R1R2CISu2R1R2CISISu2St=10ms37目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.5 矩形脉冲作用于一阶电路矩形脉冲作用于一阶电路（续（续4）n微分电路和积分电路微分电路和积分电路n微分电路微分电路RCu1u2uC如果电路的时间常数很小，那么，如果电路的时间常数很小，那么，电路的过渡过程将很短，所以电路的过渡过程将很短，所以微分电路微分电路对于对于RL电路电路u1u2RLuR时间常数很小的意义是指它远小于输入脉冲的宽度：时间常数很小的意义是指它远小于输入脉冲的宽度：tp，这也是组成积分电路的参数条件。，这也是组成积分电路的参数条件。积分电路将矩形脉积分电路将矩形脉冲转变成三角波。冲转变成三角波。40目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.5 矩形脉冲作用于一阶电路矩形脉冲作用于一阶电路（续（续7）积分电路仿真实验积分电路仿真实验41目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.5 矩形脉冲作用于一阶电路矩形脉冲作用于一阶电路（续（续8）n耦合电路耦合电路RCu1u2uC如果电路的时间常数很大，那么，电路的如果电路的时间常数很大，那么，电路的过渡过程将很长，所以过渡过程将很长，所以输入信号直接耦合至输出端输入信号直接耦合至输出端对于对于RL电路电路u1u2RLuR时间常数很大的意义是指它远大于输入脉冲的周期：时间常数很大的意义是指它远大于输入脉冲的周期：0关于关于 uC 的电路方程：的电路方程：LRCuCU2U1起始状态：起始状态：初始条件：初始条件：特征方程：特征方程：特征根：特征根：无阻尼：无阻尼：=0欠阻尼：欠阻尼：0 0过阻尼：过阻尼：0 0 47目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.6 二阶电路的暂态响应二阶电路的暂态响应（续（续4）n无阻尼状态响应无阻尼状态响应当电路中无损耗，当电路中无损耗，R=0时，处于无阻尼状态。时，处于无阻尼状态。特征根为一对共轭虚数：特征根为一对共轭虚数：方程的解为：方程的解为：利用初始条件确定待定常数利用初始条件确定待定常数K1和和K2响应表达式：响应表达式：仿仿真真实实验验48目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.6 二阶电路的暂态响应二阶电路的暂态响应（续（续5）n欠阻尼状态响应欠阻尼状态响应特征根为一对共轭复数：特征根为一对共轭复数：利用初始条件确定待定常数利用初始条件确定待定常数K1和和K2响应表达式：响应表达式：仿真实验仿真实验方程的解为：方程的解为：衰减振荡频率衰减振荡频率49目录目录 前一页前一页下一页下一页 结束结束返回返回高等学校电子教案高等学校电子教案:电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术第第六六章章 电电路路的的暂暂态态过过程程按空格键继续按空格键继续6.6 二阶电路的暂态响应二阶电路的暂态响应（续（续6）n过阻尼状态响应过阻尼状态响应特征根为一对实数：特征根为一对实数：利用初始条件确定待定常数利用初始条件确定待定常数K1和和K2响应表达式：响应表达式：仿真实验仿真实验方程的解为：方程的解为：或或50第六章第六章第六章第六章结束结束结束结束51