理论教育 一阶电路的全响应及分解方式

一阶电路的全响应及分解方式

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据换路定则有换路后的时间常数为零输入响应为零状态响应为所以全响应为零输入响应和零状态响应的叠加,有方法二:先求出稳态分量,得出全响应,再代入初始值。

一阶电路的全响应及分解方式

如图8-28 所示电路,设电容原有电压uC(0)=U0,在t=0 时刻开关闭合,则在t ≥0 电路中uC(t)和i(t)的变化规律如下。

根据KVL 有

该方程为一阶线性非齐次微分方程,与分析零状态响应相似,方程的解由非齐次方程的特解u′C和对应的齐次方程的通解u″C两个分量组成,即

特解为换路后电路又达到稳定状态的解,这时

齐次方程的通解为

因此有

将初始值uC(0)=uC(0)=U0代入,可求得

所以电容电压为

即为电容电压的全响应。

式(8-27)的第一种表示形式由特解和齐次方程的通解组成,特解与外部激励有关,称为强制分量,通解与电路参数有关,称为自由分量,说明了全响应由强制分量和自由分量表示,即

全响应=强制分量+自由分量

强制分量是换路后达到新的稳态的解,也称为稳态分量,自由分量随着时间的增长按指数规律逐渐衰减为零,也称为暂态分量,因此全响应也可以看作是稳态分量和暂态分量的叠加,即

全响应=稳态分量+暂态分量

式(8-27)的第二种表示形式中,第一项是电路的零输入响应,第二项则是电路的零状态响应,说明了全响应是零输入响应和零状态响应的叠加,即(www.daowen.com)

全响应=零输入响应+零状态响应

因此,分析求解一阶电路的全响应可以根据以上分解方法实现。

【例8-8】 电路如图8-29 所示,当t=0 时,开关S打开,求t≥0后的iL和uL

解:这是RL 电路全响应问题。

方法一:先求零输入响应,再求零状态响应,应用叠加的方法求全响应。根据换路定则有

换路后的时间常数

零输入响应为

零状态响应为

所以全响应为零输入响应和零状态响应的叠加,有

方法二:先求出稳态分量,得出全响应,再代入初始值。

求出稳态分量,即

全响应为

代入初始值有

所以全响应为

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