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          復(fù)頻域(s域)中的電路定律、電路元件及其模型

          作者: 時(shí)間:2011-07-17 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          電路中最重要的兩個(gè)定律是基爾霍夫電流定律(KCL)和基爾霍夫電壓定律(KVL),其表達(dá)式為:

          KCL: , KVL:

          對(duì)兩個(gè)定律的方程式作拉普拉斯變換,即有:

          KCL: ,KVL:

          上面兩式就是基爾霍夫定律的復(fù)頻域(s域)形式。這說(shuō)明各支路電流的象函數(shù)仍遵循KCL;回路中各支路電壓的象函數(shù)仍遵循KVL。

          下面介紹各電路元件的復(fù)頻域(s域)模型,也稱運(yùn)算電路模型。

          一、線性電阻元件

          圖9-4-1(a)表示線性電阻元件的時(shí)域模型,當(dāng)其電壓電流參考方向選為一致時(shí),其電壓、電流的關(guān)系是:

          經(jīng)拉普拉斯變換得電壓、電流象函數(shù)間的關(guān)系:

          (式9-4-1)

          因此,電阻復(fù)頻域(s域)模型如圖9-4-1(b)所示。

          二、線性電感元件

          圖9-4-2

          圖9-4-2(a)表示線性電感元件的時(shí)域模型,當(dāng)其電壓電流參考方向一致時(shí),電壓電流的時(shí)域關(guān)系式是:

          經(jīng)拉普拉斯變換后得:

          (式9-4-2)

          根據(jù)(式9-4-2)可以畫(huà)出電感元件的復(fù)頻域模型,如圖9-4-2(b)所示,其中sL稱為電感的運(yùn)算感抗,取決于電感電流的初始值,稱為附加運(yùn)算電壓。

          三、線性電容元件

          圖9-4-3

          圖9-4-3(a)表示線性電容元件的時(shí)域模型,當(dāng)其電壓電流參考方向一致時(shí),電壓電流的時(shí)域關(guān)系式是:

          經(jīng)拉普拉斯變換后得:

          (式9-4-3)

          根據(jù)(式9-4-3)可以畫(huà)出電容元件的復(fù)頻域模型,如圖9-4-3(b)所示,其中稱為電容的運(yùn)算容抗,取決于電容電壓的初始值,稱為附加運(yùn)算電壓。

          四、獨(dú)立電源

          對(duì)于獨(dú)立電壓源、電流源,只需將相應(yīng)的電壓源電壓、電流源電流的時(shí)域表達(dá)式,經(jīng)過(guò)拉普拉斯變換,得到相應(yīng)的象函數(shù)即可。例如:直流電壓源電壓變換為;正弦電流源電源變換為。

          五、受控電源

          對(duì)于受控電源,如果控制系數(shù)為常數(shù),那么復(fù)頻域電路模型與其時(shí)域電路一樣,形式不變。圖9-4-4(a)為時(shí)域中的VCVS,(b)為其復(fù)頻域電路模型。其他形式受控電源的復(fù)頻域電路模型,同理可得。

          圖9-4-4



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