如果我们遇到一个比简单更复杂的电路,我们该怎么办系列配置我们到目前为止看到了吗?以此电路为例:
简单的时间常数公式(τ= RC)基于连接到电容器的简单串联电阻。就此而言,电感电路(τ= L / R)的时间常数公式也基于简单串联电阻的假设。那么,我们可以在这样的情况下做些什么,其中电阻器以电容器(或电感器)以串行的方式连接的电阻器?
答案来自于我们对网络分析的研究。戴维宁定理告诉我们我们可以减少任何线性电路相当于一个电压源,一个串联电阻和负载分量通过几个简单的步骤。为了将母性的定理应用于我们的场景,我们将在此考虑反应部件(在上述示例电路,电容器中)作为负载,并将其暂时从电路中移除以找到临时电压和厚度的电阻。
然后,一旦我们确定了Thevenin等效电路值,我们将重新连接电容,并解决电压或电流的值随着时间的推移,我们一直在做。
在将电容识别为“负载”后,我们将其从电路中取出并求解负载端子的电压(当然,当然,开关已关闭):
分析的这一步告诉我们,负载两端的电压(与电阻R的电压相同2)将是1.8182伏,没有负载。有一点反射,应该清楚,这将是我们的最终电压电容器,看到完全充电电容如何像开路,绘制零电流。我们将使用此电压值的临时等效电路源电压。
现在,为了解决我们的Thevenin电阻,我们需要消除原电路中的所有电源,并从负载端计算电阻:
把我们的电路重新画成等效的Thevenin,我们得到:
我们对该电路的时间常数将等于电容(τ= Rc)的母性电阻时间。通过上述值,我们计算:
现在,我们可以直接用通用的时间常数公式,来解出电容器两端的电压。让我们计算60毫秒的值。因为这是一个电容式,我们将设置电压的计算:
同样,因为我们假设电容器电压的初始值为零,所以60毫秒时电容器的实际电压等于电压从零开始的变化量,或1.3325伏。
通过计算机分析,进一步证明了该电路与原电路的等效性。我将使用SPICE分析程序来演示这一点:
比较RC分析*首先,原始电路的网表:V1 1 0 DC 20 R1 1 2 2K R2 2 3 500 R3 3 0 3K C1 2 3 100U IC = 0 *然后,临时等同物的网表:V2 4 0DC 1.818182 R4 4 5 454.545 C2 5 0 100U IC = 0 *现在,我们分析了一个瞬态,采样每次.005秒*总共的时间段内,在电容器上打印一个*值的*值列表原始*电路(在模式2和3之间)和跨电容器中的*the别等效电路(节点5和0之间).tran .005 0.37 uic .print tran v(2,3)v(5,0)。结尾
输出如下:
时间 | v(2,3) | v(5) |
---|---|---|
0000 + 00. | 4.803E-06. | 4.803E-06. |
5.000E-03. | 1.890E-01. | 1.890E-01. |
1.000E-02. | 3.580 e-01 | 3.580 e-01 |
1.500 e-02 | 5.082 e-01 | 5.082 e-01 |
2.000 e-02 | 6.442E-01. | 6.442E-01. |
2.500 e-02 | 7.689E-01. | 7.689E-01. |
3.000E-02. | 8.772E-01. | 8.772E-01. |
3.500E-02. | 9.747E-01. | 9.747E-01. |
4.000 e-02 | 1.064 e + 00 | 1.064 e + 00 |
4.500 e-02 | 1.142E + 00. | 1.142E + 00. |
5.000E-02. | 1.212 e + 00 | 1.212 e + 00 |
5.500E-02. | 1.276 e + 00 | 1.276 e + 00 |
6.000 e-02 | 1.333 e + 00 | 1.333 e + 00 |
6.500E-02. | 1.383E + 00. | 1.383E + 00. |
7.000 e-02 | 1.429E + 00. | 1.429E + 00. |
7.500 e-02 | 1.470 e + 00 | 1.470 e + 00 |
8.000E-02. | 1.505E + 00. | 1.505E + 00. |
8.500E-02. | 1.538 e + 00 | 1.538 e + 00 |
9.000 e-02 | 1.568E + 00. | 1.568E + 00. |
9.500E-02. | 1.594 e + 00 | 1.594 e + 00 |
1.000E-01. | 1.617 e + 00 | 1.617 e + 00 |
1.050 e-01 | 1.638 e + 00 | 1.638 e + 00 |
1.100 e-01 | 1.657E + 00. | 1.657E + 00. |
1.150E-01. | 1.674E + 00. | 1.674E + 00. |
1.200 e-01 | 1.689E + 00. | 1.689E + 00. |
1.250E-01. | 1.702 e + 00 | 1.702 e + 00 |
1.300 e-01 | 1.714E + 00. | 1.714E + 00. |
1.350E-01. | 1.725 e + 00 | 1.725 e + 00 |
1.400E-01. | 1.735 e + 00 | 1.735 e + 00 |
1.450 e-01 | 1.744 e + 00 | 1.744 e + 00 |
1.500 e-01 | 1.752 e + 00 | 1.752 e + 00 |
1.550 e-01 | 1.758E + 00. | 1.758E + 00. |
1.600 e-01 | 1.765E + 00. | 1.765E + 00. |
1.650 e-01 | 1.770E + 00. | 1.770E + 00. |
1.700 e-01 | 1.775 e + 00 | 1.775 e + 00 |
1.750 e-01 | 1.780 e + 00 | 1.780 e + 00 |
1.800E-01. | 1.784 e + 00 | 1.784 e + 00 |
1.850E-01. | 1.787 e + 00 | 1.787 e + 00 |
1.900E-01. | 1.791 e + 00 | 1.791 e + 00 |
1.950E-01. | 1.793E + 00. | 1.793E + 00. |
2.000 e-01 | 1.796E + 00. | 1.796E + 00. |
2.050E-01. | 1.798 e + 00 | 1.798 e + 00 |
2.100E-01. | 1.800E + 00. | 1.800E + 00. |
2.150E-01. | 1.802 e + 00 | 1.802 e + 00 |
2.200E-01. | 1.804E + 00. | 1.804E + 00. |
2.250E-01. | 1.805 e + 00 | 1.805 e + 00 |
2.300E-01. | 1.807 e + 00 | 1.807 e + 00 |
2.350 e-01 | 1.808 e + 00 | 1.808 e + 00 |
2.400 e-01 | 1.809 e + 00 | 1.809 e + 00 |
2.450E-01. | 1.810 e + 00 | 1.810 e + 00 |
2.500 e-01 | 1.811 e + 00 | 1.811 e + 00 |
2.550 e-01 | 1.812E + 00. | 1.812E + 00. |
2.600 e-01 | 1.812E + 00. | 1.812E + 00. |
2.650E-01. | 1.813 e + 00 | 1.813 e + 00 |
2.700E-01. | 1.813 e + 00 | 1.813 e + 00 |
2.750E-01. | 1.814 e + 00 | 1.814 e + 00 |
2.800 e-01 | 1.814 e + 00 | 1.814 e + 00 |
2.850 e-01 | 1.815E + 00. | 1.815E + 00. |
2.900 e-01 | 1.815E + 00. | 1.815E + 00. |
2.950 e-01 | 1.815E + 00. | 1.815E + 00. |
3.000E-01. | 1.816E + 00. | 1.816E + 00. |
3.050 e-01 | 1.816E + 00. | 1.816E + 00. |
3.100 e-01 | 1.816E + 00. | 1.816E + 00. |
3.150 e-01 | 1.816E + 00. | 1.816E + 00. |
3.200 e-01 | 1.817 e + 00 | 1.817 e + 00 |
3.250 e-01 | 1.817 e + 00 | 1.817 e + 00 |
3.300 e-01 | 1.817 e + 00 | 1.817 e + 00 |
3.350 e-01 | 1.817 e + 00 | 1.817 e + 00 |
3.400E-01. | 1.817 e + 00 | 1.817 e + 00 |
3.450E-01. | 1.817 e + 00 | 1.817 e + 00 |
3.500E-01. | 1.817 e + 00 | 1.817 e + 00 |
3.500E-01. | 3.550 e-01 | 3.550 e-01 |
3.600E-01. | 1.818 e + 00 | 1.818 e + 00 |
3.650 e-01 | 1.818 e + 00 | 1.818 e + 00 |
3.700 e-01 | 1.818 e + 00 | 1.818 e + 00 |
在分析的每一步中,两个电路(原始电路与泰韦宁等效电路)中的电容器电压相等,从而证明了两个电路的等效性。
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