動(dòng)態(tài)電路在沒(méi)有外加激勵(lì)的條件下,僅靠電路中動(dòng)態(tài)元件的初始儲(chǔ)能而引起的電路響應(yīng),稱為“零輸入響應(yīng)”。
1、rc 電路的零輸入響應(yīng)
圖示電路,在 t < 0 ,開(kāi)關(guān)一直打在 u 0 ,在 t = 0 時(shí)刻,開(kāi)關(guān)打向電阻 r ,即換路。問(wèn)在 t > 0 , u c 、 u r 、 i 如何變化?
分析:
t < 0 時(shí),u c (t) = u 0 ;
t = 0 時(shí),在換路過(guò)程中,電容極板上沒(méi)有電荷損失,uc不變,即:
u c ( 0+ ) = u c ( 0- ) = u c ( 0 )
t > 0 ,即開(kāi)關(guān)打向 r 后,電容 c 通過(guò) r 放電,形成放電電流 i ,并在 r 上產(chǎn)生電壓降 ur ,隨著 c 上電荷的減少, uc 、ur 、i 都在不斷減小,直至為 0 。
只要求得 u c ,其它參量可通過(guò)下式求得:
① 寫(xiě)出電路的輸入輸出方程:
② 求解上述一階線性齊次常系數(shù)微分方程:
式中,τ=rc,稱為時(shí)間常數(shù),放電常數(shù)。
結(jié)論:電容放電隨時(shí)間變化呈指數(shù)形式衰減。其衰減的快慢取決于時(shí)間常數(shù)τ=rc。τ越大,衰減越慢,τ越小,衰減越快。
2、rl 電路的零輸入響應(yīng)
圖示電路,在 t < 0 ,開(kāi)關(guān)一直打在電流源 i0 ,電感電流為 i0。在 t = 0 時(shí)刻,開(kāi)關(guān)打向 r,即換路。問(wèn)在 t > 0, ul 、 ur 、 i 隨時(shí)間如何變化?
分析:
t < 0,l 中電流一直為 i0 ;在 t = 0 時(shí)刻換路,由于電壓 ul 有限 ( =0 ) ,i 不能躍變,故有:
i ( 0+ ) = i ( 0- ) = i ( 0 ) = i 0
既然知道 i 的初始值,就以 i 為變量寫(xiě)出微分方程式。求得 i 后,可用下式求得其它電參量:
寫(xiě)出kvl方程,并求解:
式中,τ=l/r 為rl電路時(shí)間常數(shù)。
結(jié)論:電感中由初始儲(chǔ)能引起的電流響應(yīng)隨時(shí)間變化呈指數(shù)形式衰減。其衰減的快慢取決于時(shí)間常數(shù)τ=l/r。τ越大,衰減越慢,τ越小,衰減越快。ul 與標(biāo)定方向相反,其隨時(shí)間變化也呈指數(shù)形式衰減。在此情況下,起電壓源作用。