电子文档交易市场
安卓APP | ios版本
电子文档交易市场
安卓APP | ios版本

第14章 线性动态电路的复频率分析

80页
  • 卖家[上传人]:洪易
  • 文档编号:34309102
  • 上传时间:2018-02-23
  • 文档格式:PPT
  • 文档大小:2.02MB
  • / 80 举报 版权申诉 马上下载
  • 文本预览
  • 下载提示
  • 常见问题
    • 1、第14章 线性动态电路的复频域分析,重点,(1) 拉普拉斯变换的基本原理和性质 (2) 掌握用拉普拉斯变换分析线性电 路的方法和步骤,(3) 网络函数的概念(4) 网络函数的极点和零点,返 回,拉氏变换法是一种数学积分变换,其核心是把时间函数f (t)与复变函数F(s)联系起来,把时域问题通过数学变换为复频域问题,把时域的高阶微分方程变换为频域的代数方程以便求解。应用拉氏变换进行电路分析称为电路的复频域分析法,又称运算法。,14.1 拉普拉斯变换的定义,1. 拉氏变换法,下 页,上 页,返 回,拉普拉斯, Pierre Simon Laplace(1749 1827),巴黎军事学院数学教授。1779 年在发表题为“On What Follows ”(下一步是什么)的论文中提出了两种函数之间的双向唯一关系,并用以求解微分方程。然而拉普拉斯变换在应用中的真正价值,在其后一个多世纪中一直未被人们认识。 20 世纪 20 年代,英国电气工程师赫维赛德( Oliver Heaviside )( 1850 1925 )提出的解决电路瞬态计算的运算微积分(运算术),行之有效而缺乏严格的证明,赫维赛德

      2、对此并不以为然,说他是否因为不完全了解消化过程而拒绝进餐。很多工程师和数学家致力于解决这一问题,终于发现拉普拉斯提出的一些积分恰好能为运算微积分提供严密的基础,形成 20 世纪 30 年代中期出现的拉普拉斯变换法。,下 页,上 页,返 回,例,一些常用的变换,对数变换,乘法运算变换为加法运算,相量法,时域的正弦运算变换为复数运算,拉氏变换,下 页,上 页,返 回,2. 拉氏变换的定义,定义 0 , )区间函数 f(t)的拉普拉斯变换式:,正变换,反变换,下 页,上 页,返 回,积分域,注意,今后讨论的均为0 拉氏变换。,0 ,0区间 f(t) =(t)时此项 0,象函数F(s) 存在的条件:,下 页,上 页,返 回,如果存在有限常数M和 c 使函数 f (t) 满足:,则f(t)的拉氏变换式F(s)总存在,因为总可以找到一个合适的s 值使上式积分为有限值。,下 页,上 页,象函数F(s) 用大写字母表示,如I(s),U(s),原函数f (t) 用小写字母表示,如 i(t), u(t),返 回,3.典型函数的拉氏变换,(1)单位阶跃函数的象函数,下 页,上 页,返 回,(3)指数函数的象

      3、函数,(2)单位冲激函数的象函数,下 页,上 页,返 回,14.2 拉普拉斯变换的基本性质,1.线性性质,下 页,上 页,证,返 回,例1,解,例2,解,根据拉氏变换的线性性质,求函数与常数相乘及几个函数相加减的象函数时,可以先求各函数的象函数再进行相乘及加减计算。,下 页,上 页,结论,返 回,2. 微分性质,下 页,上 页,证,若足够大,返 回,例,解,下 页,上 页,利用导数性质求下列函数的象函数,返 回,推广:,解,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,3.积分性质,证,应用微分性质,返 回,下 页,上 页,例,解,返 回,4.延迟性质,下 页,上 页,证,返 回,例1,例2,求矩形脉冲的象函数,解,根据延迟性质,求三角波的象函数,解,下 页,上 页,返 回,求周期函数的拉氏变换,设f1(t)为一个周期的函数,例3,解,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,对于本题脉冲序列,5.拉普拉斯的卷积定理,返 回,下 页,上 页,证,返 回,14.3 拉普拉斯反变换的部分分式展开,用拉氏变换求解线性电路的时域响应时,需要把求得的响应的拉氏变换式反变换为时间函数。由象函数求原函数的方

      4、法:,(1)利用公式,(2)对简单形式的F(s)可以查拉氏变换表得原函数,下 页,上 页,(3)把F(s)分解为简单项的组合,部分分式展开法,返 回,利用部分分式可将F(s)分解为:,下 页,上 页,象函数的一般形式,待定常数,讨论,返 回,待定常数的确定:,方法1,下 页,上 页,方法2,求极限的方法,令s = p1,返 回,下 页,上 页,例,解法1,返 回,解法2,下 页,上 页,原函数的一般形式,返 回,下 页,上 页,K1、K2也是一对共轭复数,注意,返 回,下 页,上 页,返 回,例,解,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,返 回,例,解,下 页,上 页,返 回, n =m 时将F(s)化成真分式和多项式之和,由F(s)求f(t) 的步骤:,求真分式分母的根,将真分式展开成部分分式,求各部分分式的系数,对每个部分分式和多项式逐项求拉氏反变换,下 页,上 页,小结,返 回,例,解,下 页,上 页,返 回,14.4 运算电路,基尔霍夫定律的时域表示:,1.基尔霍夫定律的运算形式,下 页,上 页,根据拉氏变换的线性性质得KCL、KVL的运算形式,对任一结点,对任一回路,返 回

      5、,u=Ri,2.电路元件的运算形式,电阻R的运算形式,取拉氏变换,电阻的运算电路,下 页,上 页,时域形式:,返 回,电感L的运算形式,取拉氏变换,由微分性质得,L的运算电路,下 页,上 页,时域形式:,返 回,电容C的运算形式,C的运算电路,下 页,上 页,时域形式:,取拉氏变换,由积分性质得,返 回,耦合电感的运算形式,下 页,上 页,时域形式:,取拉氏变换,由微分性质得,互感运算阻抗,返 回,耦合电感的运算电路,下 页,上 页,返 回,受控源的运算形式,受控源的运算电路,下 页,上 页,时域形式:,取拉氏变换,返 回,3. RLC串联电路的运算形式,下 页,上 页,时域电路,拉氏变换,运算电路,运算阻抗,返 回,下 页,上 页,运算形式的欧姆定律,返 回,下 页,上 页,返 回,电压、电流用象函数形式;,元件用运算阻抗或运算导纳表示;,电容电压和电感电流初始值用附加电源表示。,下 页,上 页,电路的运算形式,小结,例,给出图示电路的运算电路模型。,解,t=0 时开关打开,uc(0-)=25V iL(0-)=5A,时域电路,返 回,注意附加电源,下 页,上 页,t 0 运算电路,返

      6、 回,14.5 应用拉普拉斯变换法 分析线性电路,由换路前的电路计算uc(0-) , iL(0-) ;,画运算电路模型,注意运算阻抗的表示和附加电源的作用;,应用前面各章介绍的各种计算方法求象函数;,反变换求原函数。,下 页,上 页,1. 运算法的计算步骤,返 回,例1,(2) 画运算电路,解,(1) 计算初值,下 页,上 页,电路原处于稳态,t =0 时开关闭合,试用运算法求电流 i(t)。,返 回,(3) 应用回路电流法,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,(4)反变换求原函数,返 回,下 页,上 页,例2,解,画运算电路,返 回,下 页,上 页,返 回,t = 0时打开开关 ,求电感电流和电压。,例3,下 页,上 页,解,计算初值,画运算电路,返 回,下 页,上 页,注意,返 回,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,注意,由于拉氏变换中用0- 初始条件,跃变情况自动包含在响应中,故不需先求 t =0+时的跃变值。,两个电感电压中的冲击部分大小相同而方向相反,故整个回路中无冲击电压。,满足磁链守恒。,返 回,下 页,上 页,返 回,14.6 网络函数

      7、的定义,1. 网络函数H(s)的定义,线性线性时不变网络在单一电源激励下,其零状态响应的像函数与激励的像函数之比定义为该电路的网络函数H(s)。,下 页,上 页,返 回,由于激励E(s)可以是电压源或电流源,响应R(s)可以是电压或电流,故 s 域网络函数可以是驱动点阻抗(导纳),转移阻抗(导纳),电压转移函数或电流转移函数。,下 页,上 页,注意,若E(s)=1,响应R(s)=H(s),即网络函数是该响应的像函数。网络函数的原函数是电路的冲激响应 h(t)。,2.网络函数的应用,由网络函数求取任意激励的零状态响应,返 回,例,下 页,上 页,解,画运算电路,返 回,下 页,上 页,返 回,例,下 页,上 页,解,画运算电路,返 回,下 页,上 页,3. 应用卷积定理求电路响应,结论,可以通过求网络函数H(s)与任意激励的象函数E(s)之积的拉氏反变换求得该网络在任何激励下的零状态响应 。,返 回,K1=3 , K2= -3,例,解,下 页,上 页,返 回,14.7 网络函数的极点和零点,1. 极点和零点,下 页,上 页,当 s =zi 时,H(s)=0, 称 zi 为零点, zi 为

      8、重根,称为重零点;,返 回,2. 复平面(或s 平面),在复平面上把 H(s) 的极点用 表示 ,零点用 o 表示。,零、极点分布图,下 页,上 页,zi , Pj 为复数,返 回,例,绘出其极零点图。,解,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,返 回,14.8 极点、零点与冲激响应,下 页,上 页,1. 网络函数与冲击响应,冲击响应,H(s) 和冲激响应构成一对拉氏变换对。,结论,返 回,H0=-10,例,已知网络函数有两个极点为s =0、s =-1,一个单零点为s=1,且有 ,求H(s) 和 h(t),解,由已知的零、极点得:,下 页,上 页,返 回,下 页,上 页,2. 极点、零点与冲激响应,若网络函数为真分式且分母具有单根,则网络的冲激响应为:,讨论,当pi为负实根时,h(t)为衰减的指数函数,当pi为正实根时,h(t)为增长的指数函数;,极点位置不同,响应性质不同,极点反映网络响应动态过程中自由分量的变化规律。,注意,返 回,下 页,上 页,不稳定电路,稳定电路,返 回,下 页,上 页,当pi为共轭复数时,h(t)为衰减或增长的正弦函数;,不稳定电路,稳定电路,返 回,下 页,上 页,当pi为虚根时,h(t)为纯正弦函数,当Pi为零时,h(t)为实数;,注意,一个实际的线性电路是稳定电路,其网络函数的极点一定位于左半平面。根据极点分布情况和激励变化规律可以预见时域响应的全部特点。,返 回,14.9 极点、零点与频率响应,令网络函数H(s)中复频率s =j,分析H(j)随变化的特性,根据网络函数零、极点的分布可以确定正弦输入时的频率响应。,对于某一固定的角频率,下 页,上 页,返 回,幅频特性,相频特性,下 页,上 页,例,定性分析RC串联电路以电压uC为输出时电路的频率响应。,解,返 回,一个极点,下 页,上 页,用线段M1表示,返 回,幅频特性,相频特性,下 页,上 页,返 回,若以电压uR为输出时电路的频率响应为:,上 页,返 回,

      《第14章 线性动态电路的复频率分析》由会员洪易分享,可在线阅读,更多相关《第14章 线性动态电路的复频率分析》请在金锄头文库上搜索。

      点击阅读更多内容
    最新标签
    发车时刻表 长途客运 入党志愿书填写模板精品 庆祝建党101周年多体裁诗歌朗诵素材汇编10篇唯一微庆祝 智能家居系统本科论文 心得感悟 雁楠中学 20230513224122 2022 公安主题党日 部编版四年级第三单元综合性学习课件 机关事务中心2022年全面依法治区工作总结及来年工作安排 入党积极分子自我推荐 世界水日ppt 关于构建更高水平的全民健身公共服务体系的意见 空气单元分析 哈里德课件 2022年乡村振兴驻村工作计划 空气教材分析 五年级下册科学教材分析 退役军人事务局季度工作总结 集装箱房合同 2021年财务报表 2022年继续教育公需课 2022年公需课 2022年日历每月一张 名词性从句在写作中的应用 局域网技术与局域网组建 施工网格 薪资体系 运维实施方案 硫酸安全技术 柔韧训练 既有居住建筑节能改造技术规程 建筑工地疫情防控 大型工程技术风险 磷酸二氢钾 2022年小学三年级语文下册教学总结例文 少儿美术-小花 2022年环保倡议书模板六篇 2022年监理辞职报告精选 2022年畅想未来记叙文精品 企业信息化建设与管理课程实验指导书范本 草房子读后感-第1篇 小数乘整数教学PPT课件人教版五年级数学上册 2022年教师个人工作计划范本-工作计划 国学小名士经典诵读电视大赛观后感诵读经典传承美德 医疗质量管理制度 2 2022年小学体育教师学期工作总结 2022年家长会心得体会集合15篇
     
    收藏店铺
    关于金锄头网 - 版权申诉 - 免责声明 - 诚邀英才 - 联系我们
    手机版 | 川公网安备 51140202000112号 | 经营许可证(蜀ICP备13022795号)
    ©2008-2016 by Sichuan Goldhoe Inc. All Rights Reserved.