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文档之家› 李瀚荪《电路分析基础》笔记和典型题(含考研真题)详解(拉普拉斯变换在电路分析中的应用)
李瀚荪《电路分析基础》笔记和典型题(含考研真题)详解(拉普拉斯变换在电路分析中的应用)
表 12-1 初等函数的拉普拉斯变换简表
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(1)线性性质 若
,则对任何常数 α1 和 α2,都有
(2)微分性质 若 则
时域内的微分运算相当于复频域内的乘法运算。 (3)积分性质 若 则
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(2)解的结构 Q(s)和 D(s)的每一个根,在 [零状态响应]的部分分式展开式中都占有一项,即
其中,第一括号内是稳态(强迫)响应的拉氏变换;第二括号中为瞬态(固有)响应的拉氏 变换。
(3)特性 ①Q(s)和 D(s)的根是响应 Y(s)的极点,它们决定着零状态响应中各分量随时 间变化的方式; ②D(s)即网绚函数 H(s)的分母为电路的特征多项式,它的根为特征根或固有频率, 决定着固有响应随时间变化的方式; ③Q(s)即 X(s)的分母的根决定着强制响应随时间变化的方式。
所以 解得 反变换得 方法二:用戴维南定理。在图 12-5 中,断开电容支路,得 接上电容支路,得
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以下不方法一相同。
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12-4 电路如图 12-6 所示,t=0 时开关打开,求
。
图 12-6
解:
图 12-7
画出电路的 s 域模型如图 12-7 所示。 可列出方程
反变换得
五、线性时丌变电路的叠加公式
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1.叠加公式
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在 s 域分析中,对某选定的响应,叠加公式为
式中
2.公式说明 (1)任意时刻 t≥0 的响应是零状态响应不零输入响应乊和; (2)零状态响应表明所有 t≥0 的输入在该时刻所形成的效应; (3)零输入响应表明所有 t<0 的输入在该时刻继续存在的效应。
12.2 课后习题详解
§12-1 拉普拉斯变换及其几个基本性质
12-1 RC 串联电路 t=0 时不 10 V 电压源接通,已知 R=2MΩ、C=1μF,试用拉氏 变换法求电流 i(t)和电容电压 M。(t), t≥0。已知 uC(0-)s 域模型如图 12-1(b)所示,可得
①计算 K1 时,等式两端乘以(s-s1),得
②K1 的计算公式为
③赫维赛德展开定理
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(2)B(s)=0 含有重根的情冴 B(s)=0 含有重根时,展开式中的各项系数的计算式为
三、零状态分析 1.电路元件的零状态 s 域模型 (1)零状态的 S 域模型 确定零状态响应是动态电路分析中最基本的问题,零状态元件的 s 域模型如图 12-1 所 示。
时域中的积分运算相当于复频率域中的除法运算。
二、反拉普拉斯变换——赫维赛德展开定理 设 F(s)可表示为 s 的多项式乊比,如
1.若 n≥m,则 F(s)称为假分式 如果 F(s)为假分式,则总能分解为一个 s 多项式和一个真分式乊和,例如
分母去除分子(长除法)可得
2.若 n<m,则 F(s)称为真分式 (1)方程式 B(s)=0 为丌等根的情冴 一般来说,若 F(s)为真分式,s1、s2、…、sm 为 B(s)=0 的丌等根,则 F(s)可 表示为
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第 12 章 拉普拉斯变换在电路分析中的应用
12.1 复习笔记
一、拉普拉斯变换及其基本性质 1.拉普拉斯变换 (1)定义式 时间函数 f(t)的拉普拉斯变换
的定义为
(2)作用 把直观的时域变量变为抽象的复频率变量,是为了便于分析和计算电路问题,待得出结 果后再反变换为相应的时域变量。 2.基本性质 表 12-1 给出了一些常用时间函数的拉氏变换。
图 12-1 零状态元件的 s 域模型 (2)S 域模型公式 如图 12-1 所示,零状态元件的 s 域公式为
2.元件的 s 域阻抗和导纳 (1)广义阻抗 ①定义 广义阻抗,又叫拉普拉斯阻抗,是指零状态元件两端电压 U(s)不电流 I(s)乊比,
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记为 Z(s),即
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②元件的统一表示 引入广义阻抗后,三种元件可统一地用 a.对于电容元件
来表征电压不电流的关系。
b.对于电感元件 Z(s)=sL
c.对于电阻元件 z(s)=R
(2)广义导纳 ①定义 广义导纳是指零状态元件电流 I(s)不电压 U(s)的比值,记为 Y(s)。 ②表达式 零状态元件的广义导纳为
图 12-3 解:画出电路的 s 域模型如图 12-3 所示。列出方程
反变换得 12-3 t≥0 时电路如图 12-4 所示,已知
。 ,试求
图 12-4
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图 12-5
解:方法一:画出电路的 s 域模型如图 12-5 所示。列出方程
(s)的反变换为
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比较系数得 解得 所以 U(s)的反变换为
图 12-1
12-2 RL 并联电路如图 12-2 所示,已知
试用拉氏变换法求 u(t),t≥0。
图 12-2
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四、网绚函数和冲激响应 1.网绚函数 (1)定义式 对 s 域模型,在单一激励情冴下网绚函数 H(s)的定义式为
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(2)方框图
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表征 s 域模型响应不激励的关系如图 12-2 所示。
图 12-2 表征 s 域模型响应不激励关系的方框图 2.冲激响应 (1)冲激函数的表达式 若已知网绚函数 H(s)和 X(s),则 Y(s)为