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1、第7-1页7-5 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应7-6 二阶电路的零状态响应和全响应二阶电路的零状态响应和全响应7-7 一阶电路和二阶电路的阶跃响应一阶电路和二阶电路的阶跃响应1 1第7-2页五、二阶电路的零输入响应五、二阶电路的零输入响应1. 二阶电路二阶电路( N 中不含动态元件)NC1C2L1L2NNCL含有两个动态元件的电路。含有两个动态元件的电路。典型二阶电路:典型二阶电路:RLC串联电路,并联电路串联电路,并联电路2 2第7-3页2. 二阶电路的方程及其初始条件二阶电路的方程及其初始条件电路方程:电路方程:初始条件:初始条件:分析方法:分析方法:经典法(时域分析)经典法(
2、时域分析)主要讨论二阶电路过渡过程变化的基本规律。主要讨论二阶电路过渡过程变化的基本规律。3 3第7-4页3. 二阶电路的零输入响应二阶电路的零输入响应uC(0+)=U0 i(0+)=0已知:已知:以电容电压为变量:以电容电压为变量:电路方程:电路方程:RLC+- -iuc特征方程:特征方程:初始条件:初始条件:uC(0+)=U04 4第7-5页4. 零输入响应的三种情况零输入响应的三种情况过阻尼过阻尼临界阻尼临界阻尼欠阻尼欠阻尼特征根:特征根:p的取值取决于电路的结构和参数。的取值取决于电路的结构和参数。下面根据以上三种情况,讨论方程的根及其对应物理意义。下面根据以上三种情况,讨论方程的根及
3、其对应物理意义。5 5第7-6页1) 两个不等负实根两个不等负实根代入初值:代入初值: uC(0) = U0, 得到得到:解得:解得:6 6第7-7页非振荡放电非振荡放电过阻尼现象过阻尼现象RLC+- -iuc7 7第7-8页能量转换关系能量转换关系R RL LC C+ +- -R RL LC C+ +- -tU0uctm2tmuLic0 t tm uc减小减小 ,i 减小减小.8 8第7-9页2) 两个共轭复根两个共轭复根令令 衰减系数衰减系数 谐振角频率谐振角频率 固有振荡角频率固有振荡角频率0 关系:关系:uc 的解答形式:的解答形式:经常写为:经常写为:9 9第7-10页由初始条件可得
4、:由初始条件可得:衰减振荡放电衰减振荡放电欠阻尼现象欠阻尼现象1010第7-11页能量转换关系:能量转换关系:0 t t - - t 0+电路的微分方程电路的微分方程(b)求通解求通解(c)求特解求特解(d)全响应全响应= =强制分量强制分量+ +自由分量自由分量2020第7-21页七、一阶和二阶电路的阶跃响应七、一阶和二阶电路的阶跃响应1. 单位阶跃函数单位阶跃函数l 定义定义t (t)01l 单位阶跃函数的延迟单位阶跃函数的延迟t (t-t0)t0012121第7-22页t = 0 合闸合闸在电路中模拟开关的动作在电路中模拟开关的动作t = 0 合闸合闸l 单位阶跃函数的作用单位阶跃函数的
5、作用SUSu(t)u(t)IsSu(t)2222第7-23页起始一个函数起始一个函数tf (t)0t0延迟一个函数延迟一个函数tf(t)0t02323第7-24页l 用单位阶跃函数表示分段信号用单位阶跃函数表示分段信号例例 1(t)tf(t)101t0tf(t)0t0- (t-t0)例例 21t1 f(t)02432424第7-25页例例 31t1 f(t)02525第7-26页tuc1注意注意和和的区别的区别t0i2. 一阶电路的阶跃响应一阶电路的阶跃响应激励为单位阶跃函数时,电路激励为单位阶跃函数时,电路中产生的零状态响应。中产生的零状态响应。阶跃响应阶跃响应uC (0)=0iC +uCR
6、2626第7-27页tiC0激励在激励在 t = t0 时加入,时加入,则响应从则响应从t=t0开始。开始。t- t0( t - t0 )t0注意注意t( t - t0 )不要写为不要写为iC (t -t0)C +uCR2727第7-28页求图示电路中电流求图示电路中电流iC(t)。)。10k10kus+-ic100 FuC(0)=00.510t(s)us(V)0例例等效等效5k+-ic100 F叠加叠加5k+-ic100 F5k+-ic100 F2828第7-29页5k+-ic100 F阶跃响应为(阶跃响应为((t)作用作用):):由齐次性和叠加性得实际响应为:由齐次性和叠加性得实际响应为:
7、2929第7-30页计算图示电路中的电容电压计算图示电路中的电容电压 uC(t).例例解解:方法一方法一:方法二方法二:分段计算分段计算零状态响应零状态响应全响应全响应3030第7-31页零输入响应零输入响应3131第7-32页1. 单位阶跃响应单位阶跃响应2. 齐次性齐次性3. 时不变性时不变性4.叠加性叠加性5. 若若则则=阶跃响应阶跃响应+零输入响应零输入响应小结3232第7-33页2. 二阶电路的阶跃响应二阶电路的阶跃响应阶跃响应:二阶电路在阶跃激励下的零状态响应。二阶电路在阶跃激励下的零状态响应。对电路列微分方程,求解方程得到解答,对电路列微分方程,求解方程得到解答,判断动态过程的性
8、质。判断动态过程的性质。已知图示电路中已知图示电路中uC(0-)=0, , iL(0-)=0,求单位阶求单位阶跃跃响应响应 iL(t)。例例7-12解解iS0.25H0.22FiRiLiC0.5iC3333第7-34页下集预告:下集预告:7-8 7-8 7-8 7-8 一阶电路和二阶电路的冲激响应一阶电路和二阶电路的冲激响应一阶电路和二阶电路的冲激响应一阶电路和二阶电路的冲激响应7-9 7-9 7-9 7-9 卷积积分卷积积分卷积积分卷积积分7-10 7-10 7-10 7-10 状态方程状态方程状态方程状态方程7-11 7-11 7-11 7-11 动态电路时域分析中的几个问题动态电路时域分析中的几个问题动态电路时域分析中的几个问题动态电路时域分析中的几个问题作业:作业: 7-27,7-29,7-30,7-35 3434