第4章电路分析.ppt

1 2 3 本章中心内容 第四章 § 4-1 § 4-1 § 4-1 § 4-1 § 4-1 § 4-1 § 4-1 § 4-1 § 4-1 § 4-1 § 4-2 § 4-2 § 4-2 § 4-2 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-3 § 4-4 § 4-4 § 4-4 § 4-4 § 4-4 § 4-4 § 4-4 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-5 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-6 § 4-7 § 4-7 § 4-7 § 4-7 § 4-7 § 4-7 § 4-7 § 4-7 § 4-7 § 4-7 § 4-8 § 4-8 § 4-8 § 4-8 § 4-8 § 4-8 § 4-8 本章学习要求 掌握电容元件和电感元件的定义、基本性质及其伏安关系和能量的计算。 理解动态元件、动态电路、过渡过程（暂态过程）及电路的暂态和稳态的概念。 掌握换路定则的应用和一阶电路初始值的计算。 掌握一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的分析方法,理解时间常数的物理意义；掌握应用三要素法分析一阶电路的暂态过程。 了解二阶电路的零输入响应的分析方法，理解RLC电路过阻尼、临界阻尼、欠阻尼、三种工作状态。 即 上式成立的条件是：电阻R要大，电容C也要大，即电路的时间常数τ=RC要很大。当满足这个条件时，则有 即该电路近似地实现了“积分”功能。 在脉冲电路中，常用积分电路将矩形脉冲信号变换成锯齿波信号。 在图（a）所示积分电路中，输入电压ui为矩形脉冲如图（b），其幅值为Us，宽度为t0；电路的时间常数τt0。该电路输出电压波形如图（c）所示；当积分电路输入为连续矩形脉冲时[见图（d）]，则电路的稳态输出为锯齿波如图（e）所示。 改变电阻R或电容C的数值，即改变电路的时间常数τ，可以改变输出电压锯齿波的坡度。 *§4-9 计算机仿真分析动态电路 EWB 软件中提供了大量虚拟仪表,为仿真分析带来了极大的方便,本节将通过例题来学习使用虚拟示波器 对动态电路仿真分析。此外,EWB 中还提供了瞬态分析法(Transient Analyalysis),本节通过例题作一简要介绍。 (a) 原电路 例1 在图(a)所示电路中,t0 时开关S 在位置“1”,电路已处于稳定状态;设在t =0 时,开关由“1”合向“2”。已知R=1Ω,C= 1F， Us =9 V,试求t≥0 时的电容电压随时间变化的曲线。 § 4-9 解 可以利用EWB 中的虚拟示波器直接测出电容C 两端的电压随时间变化的曲线。 在EWB 的工作区建立图(b)所示的仿真电路。由图(a)容易求出电容电压的初始值为3V,而放电的时间常数τ= RC =1s。 （a）原电路 （b）仿真电路 § 4-9 首先双击示波器的图标,调整示波器的参数。由于τ = 1 s,扫描时基“Timebase”设置最好选择0 .5 s/div,即横向每格代表0 .5 s。由于接线时选用的是A通道,而电容的电压初值为3 V,故A 通道“Channel A”的增益设置为1 V/div,即纵向每格为1 V。按空格键设置好开关位置,设置好后点击EWB 右上角的按钮启动仿真。 § 4-9 § 4-9 大约隔10 s 左右后电路接近稳态(开关在位置1 时的稳态),这时电容的电压是3 V。再扳动开关由1 合向2,就可以从示波器上看到电容的零输入响应曲线,如图 零输入响 应曲线 1 号读数指针 所示，它就是 t≥0 时的电容电压随时间变化的曲线。 § 4-9 从图上可以看到，1 号读数指针的位置所对应的时刻T1,是开关由1 合向2 的时刻,由读数栏中可以读出,它对应的电压为3 V,时间T1 为22 .789 0 s,是启动仿真后到电容电压为3 V 时所经历的时间。 1 号读数指针 § 4-9 用鼠标移动2 号读数指针,使指针所在位置距离开始仿真的时间T2 为26 .789 0 s。故T2 - T1 为4 s,而2 号指针所对应的时刻的电容电压为55 .223 7 mV,说明经过(3～ 5)τ后电路处 于新的稳态,电容上的电压接近于零。 2号读数指针 § 4-9 例2 在图(a)所示电