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二阶电路的零状态响应和阶跃响应
接线图
2023年07月21日 22:51 342
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1．零状态响应和阶跃响应
t＞0 后，根据 KVL 和元件的 VCR 得以电容电压为变量的电路微分方程：
特征方程为；
方程的通解求法与求零输入响应相同。
令方程中对时间的导数为零，得方程的特解:
则uC的解答形式为：
2．二阶电路的全响应
如果二阶电路具有初始储能，又接入外施激励，则电路的响应称为二阶电路的全响应。全响应是零状态响应和零输入响应的叠加，可以通过把零状态方程的解带入非零的初始条件求得全响应。
| 二阶电路的初始储能为零，仅由外施激励引起的响应称为二阶电路的零状态响应。二阶电路在阶跃激励下的零状态响应成为二阶电路的阶跃响应。零状态响应和阶跃响应的求解方法相同。现以图1所示RLC 串联电路为例说明求解方法。 图中激励为阶跃电压，因此电路的初始储能为: uC(0－)=uC(0+)=0，iL(0－)=iL(0+)=0。 |
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图 1 |
特征方程为；
方程的通解求法与求零输入响应相同。
令方程中对时间的导数为零，得方程的特解:
则uC的解答形式为：
由初值  确定常数 电路在阻尼状态和振荡状态时电容电压随时间的变化波形如图2所示，表明电容电压从零上升最后稳定在 E 值。 |
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图 2 |
如果二阶电路具有初始储能，又接入外施激励，则电路的响应称为二阶电路的全响应。全响应是零状态响应和零输入响应的叠加，可以通过把零状态方程的解带入非零的初始条件求得全响应。
例1 图示电路在 t＜0 时处于稳态， t=0 时打开开关 , 求电流i 的零状态响应。
解：（1）列写微分方程，由 KCL 得：
由 KVL 得：
整理以上两个方程得：
方程为二阶非齐次常微分方程。解答形式为：
（2）求通解 i'
特征方程为：
特征根为： P1=－2 ， P2=－6
所以
因此电流为： 
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例3 图（a） |
由 KVL 得：
整理以上两个方程得：
方程为二阶非齐次常微分方程。解答形式为：
（2）求通解 i'
特征方程为：
特征根为： P1=－2 ， P2=－6
所以
| （3）求特解 i ” 由图（b）所示的稳态模型得: i=0.5u1，u1=2(2－0.5u1)， 解得：u1=2V，i=1A 所以  |
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（4）定常数 |
例3 图（b） |
电路的初始值为  由图（c）所示的0+电路模型得：  所以   |
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例3 图（c） |
标签： 电容
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