天天看点

时间常数法

对于一个包含多个电容、电感的网络,用KVL或者KCL去硬算它的传函是很困难的。或者说对手工计算很不友好。同时,KVL和KCL不能提供对电路的直观理解(insight)。对于复杂网络,时间常数法更加直观和方便。

时间常数法

现在考虑这样一个网络,输入为x,输出为y。网络包含N个抗性元件(电容C1,C2,C3……电感L1,L2,L3……)。则该网络传函为如下形式                                     

时间常数法

     (1)

注:由于电路只包含N个抗性元件,对应有N个极点,所以分母有N项。分子对应M个零点。零点数量和电路节点选取有关。

下面考虑

时间常数法

中各个系数的求法。首先注意到,电路中的

时间常数法

项不是凭空产生的,每一个

时间常数法

必然是由一个

时间常数法

或者

时间常数法

引入的。这就是时间常数法的根本来源。

1、

时间常数法

对应直流增益。在式子中,如果所有的

时间常数法

,那么意味着

时间常数法

时间常数法

是什么含义呢?所有的电容为开路,所有电感为短路。也可以看成,所有

时间常数法

或者

时间常数法

等于0。

2、

时间常数法

对应所有的一次项系数之和。而每个一次项系数是怎么产生的呢?考虑某个电容

时间常数法

,b1中必能找到与之对应项 

时间常数法

 。那么其他项就需要为0。也就是说,所有

时间常数法

或者

时间常数法

等于0时,从

时间常数法

两端看进去的电阻,对应

时间常数法

项的系数。称该电阻为

时间常数法

,于是得到

时间常数法

,即

时间常数法

的时间常数。于是有

时间常数法

 (2)

注:对于电感,时间常数为

时间常数法

。由于电路中一般用不到电感,所以以下主要都考虑电容的形式。涉及电感类似替换即可。

3、

时间常数法
时间常数法

这一项什么意思呢?这一项表示

时间常数法

为无穷大,即短路时电路的传函。(如果是

时间常数法

,对应开路)。不难理解这种方法的用意,因为分子中的一次项也不会凭空产生,电路中

时间常数法

无穷大时提取出了分子的对应项系数。由于分母上已经有了相应的时间常数,所以

时间常数法

要乘上对应的时间常数。

4、

时间常数法

类似一次项的求解,每个二次项都包含两个电容的乘积。为了找到相应的系数,在计算某两个电容

时间常数法

对应的系数时把电路先退化为二阶系统,即令电路中其他电容都等于0(开路)。而后令

时间常数法

无穷大(短路),对应提取出此时

时间常数法

两端看进网络的电阻。得到时间常数

时间常数法

。再乘以

时间常数法

的开路时间常数。

为什么这么做呢?因为计算二次项时,我们可以这样看,分母=

时间常数法

这样为了提取出某个具体的

时间常数法

,需要把

时间常数法

取无穷大,这样系统退化为一阶,

时间常数法

即对应的时间常数

时间常数法

5、

时间常数法

时间常数法

推导类似。在计算时取

时间常数法

都为无穷大(短路)。

6、如果理解了上述思路后,不难知道

时间常数法
时间常数法

其他各项可类似求解