一、零输入响应和零状态响应

  一阶电路就是电路中只含一个电容或者一个电感的电路。

  此时求解电路电流时,要进行分解,将电路分成电阻网络和电感/电容。

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  分解后的电路还要对电容进行等效替换,变成没有电压的电容以及一个电压源。

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  很显然,根据叠加原理,电路中任意位置的电压,分别是输入电压(电源)和电容本身状态电压的叠加。如下图所示:

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  上图中(a)就是零状态响应,(b)就是零输入响应。这么做的一部分原因,将电容初值变为0,更利于求解微分方程;其次,求解电容两边的电压,指的是ab两点之间的电压,所两个电压(电源电压、状态电压)不能直接相加。

  阶跃信号下,电容的零状态响应如下:

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  阶跃信号下,电容的零输入响应如下:

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  两者相加就是全响应。

二、三要素法

  求解微分方程复杂且过分依赖数学方法。工程的方法在于总结、分析,得出更简便的理论和方法。

  三要素法,就是总结阶跃信号下求全响应,就是求解三个关键值,如下所示:

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三、瞬态和稳态

  瞬态和稳态指的是:

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  直流电源作用下求解稳态响应和瞬态响应的方法如下所示:

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  正弦信号作用下的稳态响应和瞬态响应如下所示,其中稳态响应最终也会是同频率的正弦波

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四、总结

  求解一阶电路,有两种分解方法。一种是通过拓扑约束加上元件约束,求解微分方程,最后获得零输入响应和零状态响应;另一种是通过状态,全响应=瞬态响应+稳态响应。

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