第4章电路的过渡过程

第四章 电路的过渡过程 .................................................................错误!未定义书签。

4.1电路的换路定则与初始值 ............................... 错误!未定义书签。

4.2一阶RC 电路的暂态分析 ................................ 错误!未定义书签。

4.2.1 一阶RC 电路的零输入响应 ........................ 错误!未定义书签。

4.2.3 RC 电路的零状态响应 ............................ 错误!未定义书签。

4.2.3 RC 电路的全响应 ................................ 错误!未定义书签。

4.3一阶RL 电路的暂态分析 ................................ 错误!未定义书签。

4.3.1 一阶RL 电路的零输入响应 ........................ 错误!未定义书签。

4.3.2 一阶RL 电路的零状态相应与全响应 ................ 错误!未定义书签。

4.4一阶电路的三要素法 ................................... 错误!未定义书签。

4.5 二阶电路简介 ......................................... 错误!未定义书签。

4.6电路中暂态过程的利弊 ................................. 错误!未定义书签。

4.7微分电路与积分电路 ................................... 错误!未定义书签。

4.7．1微分电路 ...................................... 错误!未定义书签。

电路的过渡过程简介引言电路过渡过程是指在开关电路中，从一个稳定状态到另一个稳定状态的切换过程。

在现代电子设备中，电路过渡过程的速度和稳定性对设备的性能和可靠性至关重要。

本文将介绍电路过渡过程的定义、重要性以及常见的过渡过程控制方法。

电路过渡过程的定义电路过渡过程是指电路在切换输入条件或内部状态时，电流和电压随时间的变化。

过渡过程通常发生在电路初始状态和目标状态之间，时间长度取决于电路的响应速度和输入信号的变化速度。

电路过渡过程的目标是尽快到达目标状态，并保持稳定。

电路过渡过程的重要性电路过渡过程的速度和稳定性对电子设备的性能和可靠性有着重要影响。

以下是电路过渡过程的几个重要方面：1. 响应时间电路过渡过程的响应时间是指从切换开始到电路到达目标状态所需的时间。

响应时间较短可以提高电路的性能和效率。

2. 峰值电压在过渡过程中，电路中可能会出现峰值电压。

过高的峰值电压可能导致电路元件损坏，因此需要控制峰值电压。

3. 震荡电路过渡过程中可能会出现震荡现象，即电流和电压在稳定状态之间不断变化。

震荡会增加功耗和噪声，影响电路的性能。

过渡过程控制方法为了控制电路过渡过程，提高电路性能和可靠性，有几种常见的方法可以采取：1. 信号延迟信号延迟可以通过添加适宜的延迟电路来实现。

延迟电路可以使输入信号的变化更平缓，减少电路响应的速度，从而控制过渡过程的速度。

2. 滤波器滤波器可以用来控制电路的频率响应，滤除过渡过程中的高频噪声。

常见的滤波器包括低通滤波器和带通滤波器。

3. 反响控制反响控制是一种常见的过渡过程控制方法。

通过检测电路的输出，并通过反响回路调整输入信号，可以使电路更快地到达稳定状态。

4. 优化设计优化电路设计可以提高电路的速度和稳定性。

优化设计包括选取适宜的元件、调整电路拓扑结构以及优化电路参数等。

结论电路过渡过程在现代电子设备中起着重要的作用。

通过适宜的过渡过程控制方法，可以提高电路的性能和可靠性。

我们可以采取信号延迟、滤波器、反响控制和优化设计等方法来控制电路过渡过程。

RC 及RL 电路的过渡过程刘训永（安庆师范学院物理与电气工程学院 安徽 安庆 246011）指导老师：潘康生摘 要：一个电路从原来的稳定状态向新的稳定状态变化需要经过另一个时间过程，这就是电路的过渡过程。

电路的过渡过程虽然往往很短暂，但它的作用和影响很重要。

本文将用数学分析方法对RC 及RL 一阶线性电路进行全面分析，目的就在于认识和掌握有关的规律，利用过渡过程特性的有利的一面，对其有害的一面进行预防或抑制。

关键词：过度过程，放电过程，充电过程，零状态，非零状态I ．RC 电路的过渡过程1．1 RC 电路的放电过程设开关原在位置2，电路达到稳态后，电容电压等于U,在0t =时开关突然倒向位置1,则在0t ≥时，按照基尔霍夫电压定律列出电路方程0C iR u +=因为 Cdu i C dt= 故得 0CC du RCu dt+= （1） 这是一个一阶、线性、常系数、齐次微分方程，其通解为ptC u Ae =将上式代入式（1），消去公因子,ptAe 则得到该微分方程的特征方程10RCP +=该特征方程根（特征根）为1p RC=-因此，式（1）的通解为t RCC u Ae-=其中A 为待定的积分常数，由初始条件确定。

根据换路定律，换路瞬间电容上的电压不能突变，即在0t +=时，C u =U ，故有A =U 。

于是微分方程（1）的解为t t RCC u UeUe τ--== （2）将电容电压C u 随时间的变化曲线画在图（2）（a ）中，这是一个指数曲线，其初始值为U ，衰减的终了值为零。

图（1）RC 电路式（2）中τ=RC ，称为RC 电路的时间常数，它决定了电压C u 衰减的快慢。

τ的单位[][]RC τ⋅==⋅⋅⋅库仑安秒欧法拉=欧=欧=秒伏伏即τ代表时间，其单位为秒。

当t =τ时8.36718.21===-UU u e c ℅U 可见时间常数τ等于电压C u 衰减到初始值U 的36.8%所需的时间。

第四章 多端元件电路4.1 常用多端元件的模型多端元件指超过三个引出端子的元件。

实际上，常用多端元件一般指四端元件，含多个引出端子的复杂集成电路通常不在考虑之列。

四端元件即二端口元件，凡含一个输入端口、一个输出端口和元件均属此类。

一般的二端口元件有下列几种。

一、四种类型的受控源（1）电压控制电压源。

其模型如图 4.1-1所示，定义为)(,0121v f v i ==，其中11:E E f →为连续函数。

图4.1-1 电压控制电压源（2）电压控制电流源。

其模型如图 4.1-2所示，定义为)(,0121v f v i ==，其中11:E E f →为连续函数。

图4.1-2 电压控制电流源（3）电流控制电压源。

其模型如图4.1-3所示，定义为)(,0121i f v v ==其中11:EE f →为连续函数，图4.1-3 电流控制电压源（4）电流控制电流源。

其模型如图4.1-4所示。

定义为)(,0121i f i v ==，其中11:E E f →为连续函数。

图4.1-4 电流控制电流源这四种受控源的定义式可直接写入基尔霍夫电流及电压方程中进行计算，亦可直接代入SPICE 程序中进行运算。

二、运算放大器（1）理想运算放大器。

其外特性原理图如图4.1-5所示。

定义为0,011==v i ，2i 与2v 之间的关系由接在输出端口的负载决定。

其模型可以方便地用两种人造二端元件实现。

这两种元件是全零器（nullator ），或称零子及无定器（norrtor ），或称极子。

它们的标志分别如图4.1-6（a ）和（b ）所示。

全零器的定义为0,0==v i 。

无定器的定义为：v i 、均可为任意值（即无定），完全取决于电路中其他元件及基尔霍夫定律。

图4.1-5 理想运算放大器 图4.1-6 两种人造二端器件（a ）全零器（b ）无定器用全零器和无定器实现的理想运算放大器的模型如图4.1-7所示。

显然，这个模型完全体现了理想运算放大器的定义式。

电路产生过渡过程的原因电路是现代电子技术的基础，其性能和稳定性对于电子产品的质量和可靠性有着至关重要的影响。

然而，在电路运行过程中，我们常常会遇到一些过渡现象，如瞬态响应、振荡、共模干扰等，它们会破坏电路的稳定性和可靠性，给电子产品带来很大的隐患。

那么，这些过渡现象的产生原因是什么呢？1. 瞬态响应的原因瞬态响应是指电路在切换时出现的短暂的响应现象。

例如，当电路切换时，电容器的电压和电流会发生瞬间变化，产生瞬态响应。

瞬态响应的产生原因主要有以下几个方面：（1）电源电压变化：当电源电压发生瞬间变化时，电路中的各个元件会因为电压的变化而产生瞬态响应。

（2）电路切换：当电路中的开关切换时，电路中的元件也会因为电流的变化而产生瞬态响应。

（3）元件参数变化：电路中的元件参数如电容、电感、电阻等的变化都会导致瞬态响应的产生。

（4）信号干扰：外部信号的干扰也会导致电路中的元件产生瞬态响应。

2. 振荡的原因振荡是指电路中产生自激反馈而导致的稳定振动现象。

振荡的产生原因主要有以下几个方面：（1）自激反馈：当电路中存在自激反馈时，其振荡频率和幅度会逐渐增大，直到达到稳定状态。

（2）共振：当电路中存在共振现象时，其振荡频率和幅度也会逐渐增大，直到达到稳定状态。

（3）元件参数变化：当电路中的元件参数如电容、电感、电阻等发生变化时，也会导致振荡的产生。

（4）信号干扰：外部信号的干扰也会导致电路中产生振荡现象。

3. 共模干扰的原因共模干扰是指电路中两个信号之间存在共同的噪声信号，导致信号质量下降的现象。

共模干扰的产生原因主要有以下几个方面：（1）地线干扰：当电路中的地线存在不同电位时，会产生地线干扰，导致共模干扰的产生。

（2）电源干扰：当电源中存在杂散噪声时，会产生电源干扰，导致共模干扰的产生。

（3）信号线干扰：当信号线与其他线路或电源线靠得太近时，会产生信号线干扰，导致共模干扰的产生。

（4）外部信号干扰：外部信号的干扰也会导致电路中产生共模干扰。