动态电路的瞬态分析
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动态电路瞬态过程的时域分析与复频域分析动态电路瞬态过程的时域分析与复频域分析动态电路是现代电子技术中的重要内容之一,它涉及到大量的瞬态过程。
对于这些瞬态过程的分析,常使用时域分析和复频域分析两种方法。
本文将分别对这两种方法进行介绍和分析。
一、时域分析时域分析是指对电路的时间响应进行分析。
在分析中,假设电路中的各种参数以及输入信号都是时间函数,因此需要将它们表示为某种数学形式,然后通过对这些数学形式的运算进行分析。
其中,最基本的数学工具是微积分,因为微积分可以表示出电路中的各种参数以及输入信号的变化规律。
对于时域分析来说,最常用的工具是拉普拉斯变换和傅里叶变换。
其中,拉普拉斯变换是把时间域函数转变为复频域函数的一种数学方法,它可以方便地求出电路的瞬态响应和稳态响应。
而傅里叶变换是把一个周期信号转化为谱函数的一种数学方法,它可以对电路中的各种波形进行分析和处理。
在进行时域分析时,需要注意以下几点:1.需要对电路进行合理简化:电路越简单,分析就越容易。
2.需要根据电路的性质选择合适的求解方法:对于不同的电路,可以采用不同的求解方法,例如微积分、拉普拉斯变换或傅里叶变换等。
3.需要进行量化分析:对于电路中的各种参数和信号,需要进行量化分析,例如幅度、相位角、频率等。
二、复频域分析复频域分析是指对电路的复频特性进行分析。
在分析中,假设电路中的各种参数都是复数函数,因此需要对这些复数函数进行分析。
其中,最常用的工具是复数函数的运算和分析。
与时域分析相比,复频域分析更注重电路的频率响应特性,例如幅频特性、相频特性、群延迟特性等。
而复频域分析最重要的工具是频谱分析和极坐标分析。
在进行复频域分析时,需要注意以下几点:1.需要正确理解电路的频域特性:对于不同的电路,具有不同的频域特性,例如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
2.需要正确分析电路的复频域函数:对于电路中的各种复数函数,需要进行运算和分析,例如求导、求积、傅里叶变换等。
一阶动态电路的分析作者:刘永军来源:《科技资讯》 2015年第11期刘永军(南京六合中等学校江苏南京 211500)摘要:动态电路的分析,是中职《电工基础》教学中的一个难点。
在学习过程中,应从基本概念入手,理解电路中瞬态过程出现的原因,掌握换路定律,正确建立暂态、稳态时的电路模型,牢记“三要素”公式,通过典型实例,举一反三,逐步掌握一阶动态电路的分析方法。
关键词:瞬态过程换路定律三要素中图分类号:TM13 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)04(b)-0248-011 电路中的瞬态过程1.1 电路中的瞬态过程及其成因通过图1所示实验电路,观察开关S闭合后,规格相同的三只白炽灯的发光情况。
S闭合后,D1立即发光;D2由暗变亮;D3由亮变暗,最终熄灭。
此种现象说明:含有电阻支路的白炽灯从不亮到亮不需要时间,含有电容支路的白炽灯由亮到不亮需要一定的时间,含有电感支路的白炽灯由不亮到亮需要一定的时间。
白炽灯的亮与不亮都是稳态。
由上述实验电路可见,电路中由一种稳态到达另一种稳态,也可能需要一定的时间,这一过程称为瞬态过程(暂态过程)。
显然,实验中纯电阻支路没有瞬态过程,而含有动态元件(电容或电感)支路有瞬态过程,这是为什么呢?对于电感元件,其自感电压,若电感被充磁到一定的电流而不需要时间,则,其功率为;对于电容元件,其充放电电流,若电容被充电到一定电压而不需要时间,则,其功率为。
不管是电容充电还是电感充磁,都是其他形式的能转变成电场能或磁场能,而根据能量守恒,没有无穷大的能量来转变,故电容充电到一定电压或电感充电到一定电流,一定需要时间,即电容的端电压不能突变,电感的电流不能突变,而是有瞬态过程出现。
1.2 换路定律2 一阶动态电路的分析只含有一个动态元件的电路,换路后,任一元件的电压或电流的变化规律均可以采用三要素公式法求解,即2.1 初始值的求解所谓的初始值即换路后瞬间的值,因电容的电压和电感的电流不能突变,故它们的初始值应根据时的等效电路分析,再利用换路定律求解,这两个初始值常称为独立初始值;对于电容的电流、电感的电压及电阻的电压和电流,它们均是可以突变的,称为非独立初始值,它们必须根据时刻的等效电路来求解。