动态电路及其电路方程

时间:2023-03-11作者:佚名

含有动态元件(即储能元件)的电路称为动态电路(dynamic circuit)。由于动态元件的电压与电流之间呈导数关系或积分关系,根据基尔霍夫定律对动态电路列出的方程是微分方程或积分微分方程。以图1所示电路为例,根据基尔霍夫电压定律可得动态电路及其电路方程

动态电路及其电路方程 (1)

假设电路的待求变量是动态电路及其电路方程,把电容元件的电压

电流关系 动态电路及其电路方程 图 1 简单动态电路

代入式 (1)经整理后得到

动态电路及其电路方程 (2)

在电路分析中,作为输入激励的电压或电流可简称输入(input),而作为待求响应(或变量)的电压或电流可简称输出(output)。

只含有一个激励源和一个输出变量的电路称为单输入—单输出电路(singal-input singal-output circuit)。式(2)是联系图1所示电路的输人动态电路及其电路方程与输出动态电路及其电路方程之间关系的单一变量微分方程,称为该电路的输人—输出方程。对于线性电路,输人—输出方程是常系数线性微分方程。

对于图1所示的电路,当求出动态电路及其电路方程后,可应用元件的电压电流关系式 动态电路及其电路方程

动态电路及其电路方程

动态电路及其电路方程

求出电路中的电流和任一元件的电压。

可以证明有几个动态元件,其动态电路的输入输出方程就有几阶

对于任何一个已知的单输入—单输出的动态电路,应用基尔霍夫定律与电路 中各元件的电压电流关系,总可以求出其输人—输出方程。但是,电路越复杂,获得此方程所需要的工作量就越大。下面以图2所示电路为例说明复杂电路输入—输出方程的建立及输入—输出方程的一般形式。

动态电路及其电路方程

图 2 多回路的动态元件

图2是含有三个动态原件两个网孔四个节点的动态电路,应用§2—6的回路分析法可建立两个独立回路方程

动态电路及其电路方程 (3a)

动态电路及其电路方程 (3b)

由式(3)可知,对动态电路建立的回路方程是一组联立的积分微分方程。类似地,若对图2所示电路应用§2—7的节点分析法建立节点方程,则所得节点方程也是一组联立的积分微分方程。

现在假设电路的输出变量是回路电流动态电路及其电路方程,从回路方程式(3)来推求图2所示单输入—单输出电路的输入—输出方程。

将式(3a)与式(3b)相加,得

动态电路及其电路方程 (4)

将式 (3a)对t 求导,得

动态电路及其电路方程

由此式可得 动态电路及其电路方程 (5)

将式 (5)对t 求导,得

动态电路及其电路方程 (6)

将式(5)与式(6)代入式(4),经移项整理后,得到

动态电路及其电路方程 (7)

式(7)就是图2所示电路以动态电路及其电路方程作为输出变量的输入—输出方程。这是一个三阶的常系数线性微分方程,其中动态电路及其电路方程动态电路及其电路方程的系数及其各阶导数的系数都是常数。以回路电流动态电路及其电路方程作为输出变量,亦可得到类似的输入—输出方程。

由以上分析可以看出:对一般动态电路建立的电路方程是一组联立的微分方程,或一组联立的积分微分方程[见式(4—4—3)]。由此联立方程组出发,总可以求出对应于电路中任一输出变量的输入—输出方程。在一般情况下,这是一个高阶的常系数线性微分方程。电路越复杂,所含动态元件越多,方程的阶数就越高。

根据前面的分析,可以写出描述单输入—单输出动态电路的输入—输出程的一般形式为

动态电路及其电路方程 (8)

式中r(t)表示电路的输出,f(t)表示作为输人的电压源的电压或电流源的电流的时间函数式。

因此,我们可以说,对单输入—单输出动态电路的分析可以归结为建立以待求变量作为输出变量的输入—输出方程和求解这一方程。

一般地说,如果描述动态电路的输人—输出方程是一阶微分方程,则称该电路为一阶电路。如果输入—输出方程是n阶微分方程,则相应的电路称为n阶电路。据此,图1所示电路为二阶电路,图2所示电路为三阶电路。

热销商品

FEITA 镊子碳纤维合成塑料防静电无尘净化塑胶手动工具镊子93302

FEITA镊子93302采用高强度碳纤维合成塑料材质,兼具轻量化与耐用性,适用于精密操作场景。其独特的防静电设计有效避免静电对电子元件的损害,广泛应用于半导体、光学、...
1.2

江南国标rvv铜芯电缆软线3 4多芯平方rvvp护套信号屏蔽线线缆电线

江南国标rvv铜芯电缆软线34多芯平方rvvp护套信号屏蔽线线缆电线,是一种高性能的电缆产品,适用于各种信号传输和控制场合。该电缆采用优质铜芯,具有优良的导电性能和...
1.96

内六角扳手套装单个内六方螺丝刀进口S2款加长特长平头内6角2.5mm

这款进口S2材质内六角扳手套装,专为精密机械维修与装配设计,采用高品质S2合金钢制造,具备卓越的硬度、耐磨性与抗扭强度,有效防止使用过程中断裂或变形。套装中包含2....
1.4

橡胶条U型防撞包边条橡胶卡条玻璃嵌条配电箱机柜u型条密封条封王

橡胶条U型防撞包边条是一种多功能密封与防护配件,广泛应用于配电箱、机柜、玻璃门窗及各类设备边缘。采用优质橡胶材质,具备优异的弹性、耐老化、防水防尘和抗冲击...
0.8

10副装护目镜打磨劳保防飞溅男女骑行机械实验防风沙灰尘防护眼镜

这款10副装护目镜专为多场景防护设计,适用于打磨、机械加工、实验操作、骑行及户外作业等环境。采用高透光防雾镜片,有效抵御飞溅物、风沙、灰尘及化学液体喷溅,保障...
19.8

网站栏目