阶电路的零输入响应零状态响应全响应.ppt

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1、第四章 动态电路的时域分析3.3 一阶电路的零输入响应、一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应零状态响应和全响应 零输入响应零输入响应:外加激励为零，仅由动态元件初始储能所产生的外加激励为零，仅由动态元件初始储能所产生的u和和i。零状态响应：零状态响应：电路初始储能为零，换路后仅由外加激励所产生的响应。电路初始储能为零，换路后仅由外加激励所产生的响应。全响应：全响应：假假若若电电路路的的初初始始状状态态不不为为零零，同同时时又又有有外外加加激激励励电电源源的的作用，这时电路的响应称为完全响应。作用，这时电路的响应称为完全响应。第四章 动态电路的时域分析3.3 一阶电路的零输入响应、一阶电路的

2、零输入响应、零状态响应和全响应零状态响应和全响应 3.3.1 一阶电路的零输入响应一阶电路的零输入响应:一、一阶一、一阶RC电路的零输入响应电路的零输入响应实质实质：RC电路的放电过程。电路的放电过程。第四章 动态电路的时域分析定性分析定性分析：第四章 动态电路的时域分析电容的电压电容的电压根据三要素公式根据三要素公式：第四章 动态电路的时域分析电路的放电电流电路的放电电流根据三要素公式根据三要素公式：第四章 动态电路的时域分析1、电容电压的变化规律、电容电压的变化规律 uC(t)从初始值按指数规律衰减从初始值按指数规律衰减2、电流的变化规律、电流的变化规律i(t)从初始值按指数规律衰减从初始

3、值按指数规律衰减第四章 动态电路的时域分析3、时间常数时间常数令令:单位单位:S时间常数时间常数 决定电路暂态过程变化的快慢。决定电路暂态过程变化的快慢。物理意义：物理意义：当当t=时时时间常数时间常数等于电压等于电压衰减到初始值衰减到初始值U0 的的所需的时间。所需的时间。第四章 动态电路的时域分析t0uc0.368UU 越大，曲线变化越慢，越大，曲线变化越慢，达到稳态所需要的达到稳态所需要的时间越长。时间越长。第四章 动态电路的时域分析工程上认为工程上认为 、电容放电基本结束。电容放电基本结束。理论上认为理论上认为 时时 电路达稳态电路达稳态。随时间而衰减随时间而衰减t0.368U 0.1

4、35U 0.050U 0.018U 0.007U 0.002U当当 t=5 时，过渡过程基本结束，时，过渡过程基本结束，uC达到稳态值。达到稳态值。因为因为第四章 动态电路的时域分析二、一阶二、一阶RL电路的零输入响应电路的零输入响应电感电流电感电流根据三要素公式根据三要素公式：第四章 动态电路的时域分析电感电压：电感电压：电阻电压：电阻电压：令令=L/R，它同样具有时间量纲，是，它同样具有时间量纲，是RL电路的时间常数。电路的时间常数。第四章 动态电路的时域分析若零若零输输入响入响应应用用yx(t)表示之，其初始表示之，其初始值为值为yx(0+)，那么，那么注意注意 时间常数中的时间常数中的

5、R的计算类似于应用戴维南定理的计算类似于应用戴维南定理解题时计算电路等效电阻的方法。即从储能元解题时计算电路等效电阻的方法。即从储能元件两端看进去的等效电阻。件两端看进去的等效电阻。第四章 动态电路的时域分析例例：如如图图。t0时时电电路路稳稳定定，t=0时时开开关关S打打开开。求求t0 时时的的电流电流iL和电和电压压uR、uL。(1)(2)第四章 动态电路的时域分析也可以用下面方法求：也可以用下面方法求：(3)第四章 动态电路的时域分析如图电路，原已达稳态，如图电路，原已达稳态，t=0时，将开关时，将开关S换路，换路，试求试求t0时的时的u(t)及及i(t)。第四章 动态电路的时域分析电路

6、如图所示，电路如图所示，iL(0)=2 A，求，求iL(t)及及u(t)，t0。第四章 动态电路的时域分析uC(0-)=0sRU+_C+_iuc一、一阶一、一阶RC电路的零状态响应电路的零状态响应实质实质：RC电路的充电过程电路的充电过程3.3.2 一阶电路的零状态响应一阶电路的零状态响应:第四章 动态电路的时域分析uC(0-)=0sRU+_C+_iuc电容的电压电容的电压根据三要素公式根据三要素公式：第四章 动态电路的时域分析 uC的变化规律的变化规律暂态分量暂态分量稳态分量稳态分量电路达到电路达到稳定状态稳定状态时的电压时的电压仅存在仅存在于暂态于暂态过程中过程中t-U+Uo第四章 动态电

7、路的时域分析 、变化曲线变化曲线t电流电流 iC 的变化规律的变化规律U第四章 动态电路的时域分析二、一阶二、一阶RL电路的零状态响应电路的零状态响应U+-SRLt=0+-+-电感电流电感电流根据三要素公式根据三要素公式：第四章 动态电路的时域分析2.2.、变化曲线变化曲线变化曲线变化曲线OO第四章 动态电路的时域分析若零状若零状态态响响应应用用yf(t)表示之，其初始表示之，其初始值为值为yf(0+)=0，那么，那么第四章 动态电路的时域分析试求图示各电路的零状态响应试求图示各电路的零状态响应uC(t)，t0。第四章 动态电路的时域分析 回回 顾顾若零若零输输入响入响应应用用yx(t)表示之

8、，其初始表示之，其初始值为值为yx(0+)，那么，那么若零状若零状态态响响应应用用yf(t)表示之，其初始表示之，其初始值为值为yf(0+)=0，那么，那么第四章 动态电路的时域分析uC(0-)=U0sRU+_C+_iuC零输入响应零输入响应零状态响应零状态响应uC(0-)=0sRU+_C+_iuc第四章 动态电路的时域分析uC(0-)=U0sRU+_C+_iuC零输入响应零输入响应零状态响应零状态响应全响应全响应3.3.3 一阶电路的全响应一阶电路的全响应:第四章 动态电路的时域分析稳态分量稳态分量零输入响应零输入响应零状态响应零状态响应暂态分量暂态分量结论：结论：结论：结论：全响应全响应全

9、响应全响应=稳态响应稳态响应稳态响应稳态响应+暂态响应暂态响应暂态响应暂态响应全响应全响应稳态值稳态值初始值初始值第四章 动态电路的时域分析例例例例1 1：由由t=0-时电路时电路电路如图，开关电路如图，开关电路如图，开关电路如图，开关S S闭合前电路已处于稳态。闭合前电路已处于稳态。闭合前电路已处于稳态。闭合前电路已处于稳态。t t=0=0时时时时S S闭合闭合闭合闭合，试求：，试求：，试求：，试求：t t 00时电容电压时电容电压时电容电压时电容电压uC C和电流和电流和电流和电流iC C、i1 1和和和和i2 2 。解：解：用三要素法求解用三要素法求解用三要素法求解用三要素法求解求初始值

10、求初始值+-St=06V1 2 3+-t=0-等效电路等效电路1 2+-6V3+-第四章 动态电路的时域分析求时间常数求时间常数由右图电路可求得由右图电路可求得求稳态值求稳态值 +-St=06V1 2 3+-2 3+-第四章 动态电路的时域分析+-St=06V1 2 3+-第四章 动态电路的时域分析 例例2 t0时时电电路路处处于于稳稳态态。t=0时时S1打打开开，S2闭闭合合。求求电电容容电压电压uC和电流和电流i.解解:(1)求求uC(0+)和和i(0+).t=0-时，电容时，电容C相当于开路，相当于开路，故故 第四章 动态电路的时域分析第四章 动态电路的时域分析(2)求求uC()和和i(

11、).第四章 动态电路的时域分析(3)求求 第四章 动态电路的时域分析(4)求求uC和和i。第四章 动态电路的时域分析例例3 图（a）所示电路，时电路处于稳态，时开关闭合，求 时的 和。解：（解：（1）求初值求初值时，时，据换路定则可求得据换路定则可求得 时开关合上，由时开关合上，由图图b求出求出第四章 动态电路的时域分析（2）求稳态值求稳态值时，时，C可视为开路可视为开路 又 代入上式第四章 动态电路的时域分析（3）求 值由电路求出第四章 动态电路的时域分析（4）代入三要素公式得出或者 或者 第四章 动态电路的时域分析 例例4.RL直接从直流电源断开直接从直流电源断开(1)(1)可能产生的现象

12、可能产生的现象可能产生的现象可能产生的现象1)1)刀闸处产生电弧刀闸处产生电弧刀闸处产生电弧刀闸处产生电弧2)2)电压表瞬间过电压电压表瞬间过电压电压表瞬间过电压电压表瞬间过电压U+-SRL21t=0+-+-U+-SRL21t=0+-+-V第四章 动态电路的时域分析(2)(2)解决措施解决措施解决措施解决措施2)2)接续流二极管接续流二极管接续流二极管接续流二极管 V VD D1)1)接放电电阻接放电电阻接放电电阻接放电电阻VDU+-SRL21t=0+-+-U+-SRL21t=0+-+-第四章 动态电路的时域分析 图示电路中图示电路中,RL是发电机的励磁绕组，其电感是发电机的励磁绕组，其电感较

13、大。较大。Rf是调节励磁电流用的。当将电源开关断开时，是调节励磁电流用的。当将电源开关断开时，往往用一个泄放电阻往往用一个泄放电阻R 与线圈联接。经过一段时间与线圈联接。经过一段时间后，再将开关扳到后，再将开关扳到 3的位置，此时电路完全断开。的位置，此时电路完全断开。例例例例5:5:5:5:(1)R=1000,试求开关试求开关S由由1合合向向2瞬间线圈两端的电压瞬间线圈两端的电压uRL。电路稳态时电路稳态时S由由1合向合向2。(2)在在(1)中中,若使若使URL不超过不超过220V,则则R应选多大？应选多大？UsLRF+_RR1S23i第四章 动态电路的时域分析解解:换路后，线圈中的电流为换

14、路后，线圈中的电流为换路后，线圈中的电流为换路后，线圈中的电流为(1)(1)开关接通开关接通开关接通开关接通R R 瞬间线圈两端的电压为瞬间线圈两端的电压为瞬间线圈两端的电压为瞬间线圈两端的电压为(2)(2)如果不使如果不使如果不使如果不使u uRL RL(0)(0)超过超过超过超过220V,220V,则则则则即即 第四章 动态电路的时域分析图示电路中，已知图示电路中，已知t0时时S在在“1”位置，电路已达稳位置，电路已达稳定状态，现于定状态，现于t=0时刻将时刻将S扳到扳到“2”位置。位置。(1)试用三要素法求试用三要素法求t0时的响应时的响应uC(t)；(2)求求uC(t)经过零值的时刻经过零值的时刻t0。第四章 动态电路的时域分析试用三要素法求图示各电路中的响应试用三要素法求图示各电路中的响应u(t)，并作出其变，并作出其变化曲线。化曲线。