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。

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
(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
中各个系数的求法。首先注意到,电路中的
项不是凭空产生的,每一个
必然是由一个
或者
引入的。这就是时间常数法的根本来源。
1、
对应直流增益。在式子中,如果所有的
,那么意味着
。
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
或者
等于0。
2、
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
,b1中必能找到与之对应项
。那么其他项就需要为0。也就是说,所有
或者
等于0时,从
两端看进去的电阻,对应
项的系数。称该电阻为
,于是得到
,即
的时间常数。于是有
(2)
注:对于电感,时间常数为
。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、
这一项什么意思呢?这一项表示
为无穷大,即短路时电路的传函。(如果是
,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
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
要乘上对应的时间常数。
4、
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
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
无穷大(短路),对应提取出此时
两端看进网络的电阻。得到时间常数
。再乘以
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=
这样为了提取出某个具体的
,需要把
取无穷大,这样系统退化为一阶,
即对应的时间常数
。
5、
同
推导类似。在计算时取
都为无穷大(短路)。
6、如果理解了上述思路后,不难知道
其他各项可类似求解