第5章动态电路时域分析

第5章动态电路时域分析内容摘要：

uS + uC(0)=0 R + uC + uR t T 2T 3T 100 V 0 uS （ 2） T 与 接近 等效电路图 100V + R + uC  + uR   10 Uu C   V100CuRC仿真 2 uS t T 2T 3T 100V 0 这类问题的分析特点： （ 1）认为电路已经进入 稳态 （ 2）画不同状态下的 电路图，求解电路 （ 3）利用边界条件求出 关键点电压 /电流 清华大学电路原理教学组 T t 2T Ve2 RCTtC Uu  2UTu C   0CuRC等效电路图 R + uC + uR t T 2T 3T 100V U2 U1 0 uS + uC(0)=0 R + uC + uR t T 2T 3T 100V U2 U1 0 0 t T RCtC Uu e)100(1001T t 2T RCTtC Uu e2t = T t = 2T RCTTC UUu2 21 e RCTC UUu 12 e)100(100RCTU 2e1100RCTRCTUe1e1 0 0 1这类问题的分析特点： （ 1）设 电路已经进入稳态 （ 2）画 电路图，求解电路 （ 3）利用边界条件求出 关键点电压 /电流 uS + uC(0)=0 R + uC + uR C 清华大学电路原理教学组 1. MOSFET反相器的输出延迟 G D S RL US ui1 G D S RL US uO2 uO1 ui2 ui1 uO2 A B uO1 ui2 t ui1 0 t uO1 0 四、一阶电路几个典型的应用实例 清华大学电路原理教学组 G D S RL US ui1 G D S RL US uO2 uO1 ui2 ui1 G D S CGS1 G D S CGS2 uO1 uO2 RON RL RL US US G D S CGS1 G D S CGS2 uO1 uO2 RON RL RL US US ui1 ui1 = ―0‖ ui1 = ―1‖ 导通阈值 ui1 由“ 1‖变为 “ 0‖ CGS2 充电     c h a r gee100S1OG S 2Lc h a r g eS1O1OtUtuCRUuu  OHSSc h a r g e01,pd lnln UUUt  ui1 G D S CGS1 G D S CGS2 uO1 uO2 RON RL RL US US G D S CGS1 G D S CGS2 uO1 uO2 RON RL RL US US ui1 ui1 = ―0‖ ui1 = ―1‖ US RL CGS2 + _ UO1 + _ 关断阈值 CGS2 放电      d i s c h a r g ee00S1OG S 2ONG S 2ONLONLd i s c h a r g e1OS1OtUtuCRCRRRRuUu OLSd i s c h a r g e10,pd lnln UUt  ui1 由 “ 0”变为 “ 1‖ ui1 G D S CGS1 G D S CGS2 uO1 uO2 RON RL RL US US G D S CGS1 G D S CGS2 uO1 uO2 RON RL RL US US ui1 ui1 = ―0‖ ui1 = ―1‖ US RL RON CGS2 + _ UO1 + _ 清华大学电路原理教学组 tpd, 01 tpd, 10 t ui1 0 t uO2 0 t uO1 0 UOL UOH 2. DCDC变换 问题：如何改变直流电压。 方法一： uGS t T 2T 3T 0 u t T 2T 3T US 0 + – u R US D S G 缺点 ：类似桥式整流， 直流质量较差。 改进思路： 利用 电感 维持电流的能力。 开关信号 清华大学电路原理教学组 uGS u、 i tON tOFF t 0 t tON 时段等效电路 I1 I2 + – u R US L i  1039。 Ii + – u R US D S G L i i   RUi S39。 RLtRUIRUi   e39。 S1ST 这类问题的分析特点： （ 1）设 电路已经进入稳态 （ 2）画 电路图， 求 电路解 （ 3）利用边界条件求出 关键点电压 /电流 0 方法二： TRL tON t tON + tOFF 时段等效电路 + – u R L i + – u R US D S G L i uGS u、 i t I1 I2 i O N 239。 39。 ( )i t I 39。 39。 ( ) 0i RL ONe39。 39。 2ttIitON tOFF T 0 清华大学电路原理教学组 uGS u、 i t I1 I2 i  ONe39。 39。 2ttIitSSRUIRUi   e39。 1O N 239。 ( )i t IO N O F F 139。 39。 ( )i t t I TtRUIe1e1 ONS2tON tOFF T 这类问题的分析特点： （ 1）设 电路已进入稳态 （ 2）画 电路图， 求 电路解 （ 3）利用边界条件求出 关键点电压 /电流 0  O F FONee1 e1S1tTtRUI AVGIAVGU+ – u R US D S G L i 清华大学电路原理教学组 + – u R US D S G L i 从 工程观点 来估计 U： 因为 L值取得较大， 可看作 i＝ I 不变， 因此 u=U 也不变。 I + – U R US L ON0 tt + – U R L I O F FONON tttt 电感吸收的能量为   ONSL _ a b s ** tIUUW 电感发出的能量为 O F FL _ d i s ** tIUW 稳态时电感 每周期能量守恒   O F FONS **** tIUtIUU  TtUU ONS降压斩波器 Buck Converter 清华大学电路原理教学组 3. ACDC变换 用二极管的模型 1分析电路。 + _ i D1 D3 D2 D4 + _ u R （ 1） D1～ D4共有 16种状态 （ 2）电流 i 只能从上往下流。 （ 3） D1～ D4有 两种可能的导通模式： D1和 D4同时导通； D2和 D3同时导通。 u i 0   Vs in2S tu 非线性电路， 分段讨论。 u 设 D1和 D4同时导通 设 D2和 D3同时导通 条件 i 0 uS 0 ， u = uS 条件 i 0 uS 0 ， u = － uS 0 us t + _ i D1 D3 D2 D4 + _ u R   Vs in2S tu + _ i D1 D4 + _ u R   Vs in2S tu + _ i D3 D2 + _ u R   Vs in2S tu V2R 获得直流 清华大学电路原理教学组 问题 1：该直流电压平均值多大。 问题 2：如何改进该直流电压的质量。 πAVG 02 s in ( ) dπU t t  22 电容具有维持电压的能力 us u 0 t 2V+ _ i D1 D3 D2 D4 + _ u R C + C 很大   Vs in2S tu D1和 D4同时导通 给 C充电 uS下降，电容放电。 τ 很大，放电很缓慢。 正弦的衰减速度 RC放电速度。 uC uS ， D1和 D4截止。 uS 0时 uC uS，二极管不导通 0 t 假设 uC为某值 + _ i + _ uC R C D1 D4 C 很大   Vs in2S tu RC放电 清华大学电路原理教学组 uS 0时 D2和 D3同时导通 给 C充电 0 t 1. 直流电压平均值提高； 2. 直流电压脉动减小。 V G U+ _ i D3 D2 + _ uC R C +   Vs in2S tu RC放电 uC uS，二极管不导通 清华大学电路原理教学组 4. 用 Op Amp构成微分器和积分器 （ 1）积分器 +  + + _ uo + _ ui R1 R C ＋ ＋ － － uC uR tuCRu Rdd Coi dduu CRtoi1 du u tRC 如果 ui＝ US（常数），则 SoUutRC线性函数 o Cuu清华大学电路原理教学组 （ 2）微分器 ddC Ru uCtRoidduuCtRiodduu RCt+  + + _ uo + _ ui R1 R C ＋ ＋ － － uC uR 如果 ui＝ t US （线性函数），则 oSu R C U常数 o Ruu清华大学电路原理教学组 正反馈电路：虚短不再适用 虚断仍然适用 电路开始工作时存在 小扰动。 由于正反馈， uo为 Usat或 － Usat 设 uo＝ Usat， 则 u＋ ＝ sat2U+  + + _ uo R R C + _ uC R1 设此时 uC=0，等效电路为 + Usat + uC C R1  CRtC Uu 1e1s a t 上升至 时 uC =2satU由于正反馈， uo＝ － Usat 5. 用 Op Amp构成脉冲序列发生器 清华大学电路原理教学组 uo＝ － Usat，此时 uC=Usat/2，等效电路为 － + Usat + uC C R1 1satsa t sa t e2 t R CC Uu U U    下降至 时， uC = － s。