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二阶电路及其特征

2017-04-26 17:29分类:电工基础知识 阅读:

 

在数学上,二阶电路的输入 - 输出方程体现为二阶线性微分方程;在物理构造上,二阶电路包括两个独立的动态元件,可所以一个电感与一个电容、两个电感或两个电容。需求留神的是,电路是不是为二阶电路不能仅依据包括动态元件的数量来差异。若电路中包括一个电感与一个电容,则电路必为二阶电路;若电路中包括多个电容或多个电感,则需依据互相之间联接联络来差异,若经串、并联后可兼并为一个电容或电感,则电路为一阶电路;若经串、并联简化为最简办法后仍存在两个独立的电容或电感,则电路为二阶电路;若独立电容或电感数大于两个,则电路为高阶电路。

在一阶电路中,仅包括一个独立的动态元件,它可以吸收独立源供应的能量加以贮存,它贮存的能量也可以经过电阻回路进行开释。在二阶电路中,因为存在两个独立的动态元件,二者均可以必定的办法贮存能量和开释能量,但二者在动态过渡进程中存在能量交互的景象,即两个动态元件交互地开释和吸收能量,在呼应信号波形上体现为必定的振动景象。二阶电路的能量交互景象所遵从的规矩取决于详细电路构造和元件参数的配备。

(a) 通常 RLC 串联电路 (b) 戴维宁等效后电路

图1 RLC 串联电路的通常模型

包括一个电容元件与一个电感元件的 RLC 串联电路和 RLC 并联电路是最根柢的二阶电路,也是咱们的学习要害。恣意 RLC 串联电路由一对串联的电感、电容与一个含源电阻网络构成,其电路模型如图1 (a) 所示。将含源电阻网络经戴维宁等效,可以得到 RLC 串联电路的通用模型,如图1(b) 所示。而恣意 RLC 并联电路由一对并联的电感、电容与一个含源电阻网络构成,其电路模型如图2 (a) 所示。将含源电阻网络经诺顿等效,可以得到 RLC 并联电路的通用模型,如图2(b) 所示。

(a) 通常 RLC 并联电路 (b) 诺顿等效后电路模型

图2 RLC 并联电路的通常模型

对图1 (b) 所示 RLC 串联电路,依据 KVL 列出电路方程

( 1 )

因为

故:

将上述联络代入 (1 ) 并拾掇,得到 RLC 串联电路的输入 - 输出方程

( 2 )

对图 2 (b) 所示 RLC 并联电路,依据 KCL 列出电路方程

( 3 )

因为

将上述联络代入 ( 3 ) 并拾掇,得到 RLC 并联电路的输入 - 输出方程

(4 )

在 (2 ) 式和 (4) 式二阶微分方程的根底上,咱们依据初始条件和鼓动信号即可求解 RLC 串联电路和 RLC 并联电路的零输入呼应和零状况呼应。

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