二阶电路的零输入响应

时间:2023-03-13作者:佚名

二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应。 t=0 时开关拨到位置 2 ,现讨论 二阶电路的零输入响应时响应的变化规律。

二阶电路的零输入响应时, 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

电路换路后,由 KVL 得

二阶电路的零输入响应

这是二阶齐次线性微分方程,其特征方程为

二阶电路的零输入响应

特征根为

二阶电路的零输入响应

微分方程的解有如下形式:

二阶电路的零输入响应

其中, A1 、 A2 是待定的常数,可由电路的初始状态确定,

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

所以, RLC 串联电路的零输入响应为

二阶电路的零输入响应



结 论

RLC 串联电路的零输入响应的变化规律取决于两个特征根 二阶电路的零输入响应,特征根 二阶电路的零输入响应只与电路的结构和参数有关,而与外加激励和电路的初始状态无关,特征根是决定动态电路响应变化规律的重要参数,也称为电路的固有频率( natural frequency )。

二阶电路的零输入响应称为 RLC 串联电路的衰减系数( attenuation factor ), 二阶电路的零输入响应称为 RLC 串联电路的谐振角频率( resonant angular frequency )。


解:( 1 )在 二阶电路的零输入响应时刻,电路已处于稳态,所以电容相当于开路,则

二阶电路的零输入响应

又电感的储能为 0 ,则

二阶电路的零输入响应

因为

二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

所以 二阶电路的零输入响应,欠阻尼,零输入响应为衰减振荡放电。又

二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

因此,零输入响应为

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

( 2 )欲使电路在过阻尼情况下放电,则 二阶电路的零输入响应,即

二阶电路的零输入响应

所以,

二阶电路的零输入响应

一、 RLC 串联电路的零输入响应

电路如图 6.1-1 所示, 二阶电路的零输入响应时,开关 S 处于位置 1 ,且电路已处于稳态,

二阶电路的零输入响应

1 、过阻尼情况( over-damped case )

二阶电路的零输入响应

2 、欠阻尼情况( under-damped case )

二阶电路的零输入响应


3 、无阻尼情况( undamped case )

无 阻 尼

(等幅振荡)

二阶电路的零输入响应,电路中只有电容和电感时,称为无损耗电路。衰减系数 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应,特征根 二阶电路的零输入响应为一对共轭虚数。

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

正弦波的振幅不会衰减,作等幅振荡( unattenuated oscillation )。

4 、临界阻尼情况( critically damped case )


临 界 阻 尼

(非振荡放电)

二阶电路的零输入响应,即 二阶电路的零输入响应时, 二阶电路的零输入响应,为两个相等的负实数。

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应


RLC 串联电路的零输入响应

对于 RLC 串联电路,求出衰减系数 二阶电路的零输入响应和谐振角频率 二阶电路的零输入响应,判断电路零输入响应的性质:

过阻尼、临界阻尼………非振荡放电

欠阻尼………衰减振荡放电

无阻尼………等幅振荡

例 6.1-1 图 6.1-2 所示电路中, 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应时开关 S 处于位置 1 ,且电路已处于稳态,电感的储能为 0 。 二阶电路的零输入响应时开关拨到位置 2 。( 1 )求 二阶电路的零输入响应时的 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应;( 2 )若 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应不变,欲使电路在过阻尼情况下放电,问电阻 二阶电路的零输入响应应为多少?

二阶电路的零输入响应
二阶电路的零输入响应

例 6.1-2 图 6.1-3 所示电路中, 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应时电路已处于稳态, t=0 时开关打开,求 二阶电路的零输入响应时的 二阶电路的零输入响应

解: 二阶电路的零输入响应时电路已处于稳态,所以把电容当开路处理,把电感当短路处理,并由换路定则得电路的初始状态,

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应时,开关打开,这时的电路相当于零输入的 RLC 串联电路,其中 二阶电路的零输入响应,则

二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

所以 二阶电路的零输入响应,过阻尼,零输入响应为非振荡放电,特征根为

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

利用初始状态确定 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

解得

二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

因此,

二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应

二、 GCL 并联电路的零输入响应

图 6.1-4 所示电路是 GCL 并联电路, 二阶电路的零输入响应时开关处于位置 1 ,电路已达到稳态, 二阶电路的零输入响应时开关拨到为位置 2 。设 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应,现讨论 二阶电路的零输入响应时响应的变化规律。

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应

特征根为

二阶电路的零输入响应

二阶电路的零输入响应,称为 GCL 并联电路的衰减系数, 二阶电路的零输入响应,称为 GCL 并联电路的谐振角频率,则

二阶电路的零输入响应

GCL 电路的零输入响应为

二阶电路的零输入响应


GCL 并联电路的零输入响应

对于 GCL 并联电路,求出衰减系数 二阶电路的零输入响应和谐振角频率 二阶电路的零输入响应,判断电路零输入响应的性质:

二阶电路的零输入响应,即 二阶电路的零输入响应时,过阻尼………非振荡放电

二阶电路的零输入响应,即 二阶电路的零输入响应时,欠阻尼………衰减振荡放电

二阶电路的零输入响应,即 二阶电路的零输入响应时,临界阻尼………非振荡放电

二阶电路的零输入响应,即 二阶电路的零输入响应时,无阻尼………等幅振荡

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