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時間常數法

對于一個包含多個電容、電感的網絡,用KVL或者KCL去硬算它的傳函是很困難的。或者說對手工計算很不友好。同時,KVL和KCL不能提供對電路的直覺了解(insight)。對于複雜網絡,時間常數法更加直覺和友善。

時間常數法

現在考慮這樣一個網絡,輸入為x,輸出為y。網絡包含N個抗性元件(電容C1,C2,C3……電感L1,L2,L3……)。則該網絡傳函為如下形式                                     

時間常數法

     (1)

注:由于電路隻包含N個抗性元件,對應有N個極點,是以分母有N項。分子對應M個零點。零點數量和電路節點選取有關。

下面考慮

時間常數法

中各個系數的求法。首先注意到,電路中的

時間常數法

項不是憑空産生的,每一個

時間常數法

必然是由一個

時間常數法

或者

時間常數法

引入的。這就是時間常數法的根本來源。

1、

時間常數法

對應直流增益。在式子中,如果所有的

時間常數法

,那麼意味着

時間常數法

時間常數法

是什麼含義呢?所有的電容為開路,所有電感為短路。也可以看成,所有

時間常數法

或者

時間常數法

等于0。

2、

時間常數法

對應所有的一次項系數之和。而每個一次項系數是怎麼産生的呢?考慮某個電容

時間常數法

,b1中必能找到與之對應項 

時間常數法

 。那麼其他項就需要為0。也就是說,所有

時間常數法

或者

時間常數法

等于0時,從

時間常數法

兩端看進去的電阻,對應

時間常數法

項的系數。稱該電阻為

時間常數法

,于是得到

時間常數法

,即

時間常數法

的時間常數。于是有

時間常數法

 (2)

注:對于電感,時間常數為

時間常數法

。由于電路中一般用不到電感,是以以下主要都考慮電容的形式。涉及電感類似替換即可。

3、

時間常數法
時間常數法

這一項什麼意思呢?這一項表示

時間常數法

為無窮大,即短路時電路的傳函。(如果是

時間常數法

,對應開路)。不難了解這種方法的用意,因為分子中的一次項也不會憑空産生,電路中

時間常數法

無窮大時提取出了分子的對應項系數。由于分母上已經有了相應的時間常數,是以

時間常數法

要乘上對應的時間常數。

4、

時間常數法

類似一次項的求解,每個二次項都包含兩個電容的乘積。為了找到相應的系數,在計算某兩個電容

時間常數法

對應的系數時把電路先退化為二階系統,即令電路中其他電容都等于0(開路)。而後令

時間常數法

無窮大(短路),對應提取出此時

時間常數法

兩端看進網絡的電阻。得到時間常數

時間常數法

。再乘以

時間常數法

的開路時間常數。

為什麼這麼做呢?因為計算二次項時,我們可以這樣看,分母=

時間常數法

這樣為了提取出某個具體的

時間常數法

,需要把

時間常數法

取無窮大,這樣系統退化為一階,

時間常數法

即對應的時間常數

時間常數法

5、

時間常數法

時間常數法

推導類似。在計算時取

時間常數法

都為無窮大(短路)。

6、如果了解了上述思路後,不難知道

時間常數法
時間常數法

其他各項可類似求解