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电路的零输入响应

时间:2022-11-03 百科知识 版权反馈
【摘要】:所谓RC电路的零输入响应是指无电源激励,输入信号为零,仅由电容元件的初始储能所产生的电路的响应。RC电路零输入响应的实质就是RC电路的放电过程。在t=0时开关S由位置1指向位置2,电源脱离电路,输入信号为零。此时,电容上已经储有能量,电容C经电阻R放电。当电容上存储的电荷释放完时,电容两端电压为零,此时电路中无外加电源,至此放电过程结束,回路电流为零,电路进入一个新的稳态。

所谓RC电路的零输入响应是指无电源激励,输入信号为零,仅由电容元件的初始储能所产生的电路的响应。RC电路零输入响应的实质就是RC电路的放电过程。

图5-3 RC电路零输入响应

如图电路5-3所示,电路换路前,即S合在位置1上已处稳态,UC(0-)=U。在t=0时开关S由位置1指向位置2,电源脱离电路,输入信号为零。此时,电容上已经储有能量,电容C经电阻R放电。当电容上存储的电荷释放完时,电容两端电压为零,此时电路中无外加电源,至此放电过程结束,回路电流为零,电路进入一个新的稳态。

下面分析暂态过程。如图电路5-3所示,列KVL方程,可得

根据

代入上式得

设式(5-3)方程通解为uC=AePt,代入式(5-3)得该微分方程的特征方程PCR+1=0,可求得其根为P=-,故齐次微分方程的通解为uC=Ae。根据换路定律,t=(0)时,uC(0)=U,可得A=U,代入可得

由此可见,在RC放电电路中,电容电压uC从初始值按指数规律衰减,衰减的快慢由RC,即时间常数τ决定。

【例5-2】 电路如图5-4所示,换路前电路处于稳定状态。t=0时刻开关断开,求t>0的电容电压。

图5-4 例5-2图

解 换路前开关闭合,电路处于稳定状态,电容电流为零,电容电压等于200Ω电阻的电压,由此得到

根据换路定律

时间常数

电容电压的零输入响应为

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