7-5 二阶电路的零输入响应
1. 当二阶电路中没有激励源,且电容电压和电感电流均有初始值时,此时的电路方程是一个线性常系数二阶齐此微分方程,它的特征方程是一个一元二次方程,根据一元二次方程解的表达式(即s=[-b±√(b^2-4ac)]/(2a))可求出特征根s1和s2。
2. 由于电路中RLC参数的不同,特征方程根的判别式Δ=(b^2-4ac)的值也会不同,特征根的情况也不一样,电路的响应也会有所差别。
3. 自由响应的形式
(1) 过阻尼
① 当Δ>0时,特征根为两个不等的实数根,此时电路的零输入响应yh(t)=k1*e^(s1*t)+k2*e^(s2*t).
② 这时候的响应过程为非振荡放电过程,波形呈现衰减的状态,方向没有改变。
S1,S2通过即s=[-b±√(b^2-4ac)]/(2a)求解,K1K2通过初始条件求解,Uc(0+)=U0,联立yh(t)=k1*e^(s1*t)+k2*e^(s2*t).得出K1+K2=U0,dUc/dt(0+),S1K1+S2K2=0,两个方程联立算出K1K2,临界阻尼和欠阻尼求解相同
(2) 临界阻尼
当Δ=0时,特征根为两个相等的实数根,此时电路的零输入响应yh(t)=(k1+k2*t)e^(st),这时候的响应过程同样也是非振荡放电过程。
(3) 欠阻尼
① 当Δ<0时,特征根为一组共轭复根s1,2=-σ±jωd,此时电路的零输入响应为
yh(t)=Ae^(-σt)sin(ωd*t+θ)。
② 这时候的响应过程为振荡放电过程,波形将呈现衰减振荡的状态,在整个过程中将会周期性地改变方向,储能元件也将周期性地交换能量。
(4) 无阻尼
当R=0时,特征根为一组共轭复根s1,2=±jωd,此时电路的零输入响应yh(t)=Asin(ω0*t+θ),这时候的响应过程为等幅振荡放电过程,波形的振幅并不衰减。

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