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使用RLC传递函数简化RLC电路分析


虽然走迷宫不像使用RLC传递函数那样技术,但它们确实有一些相似之处。如果没有鸟瞰,了解RLC传递函数可能就像逃脱迷宫一样困难。但是,请不要害怕-在本文中,我们将分解RLC传递函数及其用途。 

什么是传递函数?

拉普拉斯变换用于传递函数

传递函数是一个数学模型,代表根据每个可能的输入值的输出行为。此类功能通常以框图形式表示,其中该框表示传递函数,而箭头表示输入和输出信号。

拉普拉斯变换

不提及拉普拉斯变换对传递函数的讨论是不完整的。拉普拉斯变换是将时域参数转换为其频域对应项的积分变换。 

当应用拉普拉斯变换时,以时域Ft)表示的函数将转换为频域Fs)。拉普拉斯变换有助于表达传递函数,因为它可以在频域中显示不同类别的参数。

将参数转换到频域有多种好处。它使具有多个节点的电路分析更加容易,并且在脉冲响应中提供了更好的预测,这在时域中是不可行的。 

传递函数如何帮助RLC电路分析

传递函数有助于分析RLC电路

RLC电路的最基本形式包括电阻器,电感器和电容器。RLC电路通常用于振荡器电路,滤波器和电信中。由于电路分析涉及交流信号,因此这不是一个简单的过程。

尽管电阻器在直流和交流分析中均表现出一致的行为,但电容器和电感器会受到信号频率的影响。同样,电容器和电感器虽然在不同的方向上也会给它们两端的电压和电流引入相位差。 

无法在时域中可视化输出与RLC电路中输入的对应关系。例如,假设您想更好地了解RLC电路的输出电压与输入电压之间的关系。这种关系将在频域中更好地表达为输出相对于输入的数学模型。 

因此,传递函数成为分析RLC电路的有用工具,因为它可以通过使用更简单的方程式而不是复杂的微分公式来研究电路的行为。 

推导RLC传递函数

重要的是要注意,RLC传递函数是一个数学模型,而不是一个特定的公式。尽管如此,它仍然需要一系列步骤来获得传递函数的数值:

1.确定输出和输入参数。

2.对输出和输入执行拉普拉斯变换。 

3.从从输出到输入的拉普拉斯比例得到传递函数。 

这是一个如何相对于输入电压(Vin)表示RLC电路上电容器(Vc)两端的电压的示例:

传递函数不限于单一类型的参数。例如,您可以使用以下传递响应方程式来表示电流(I)与输入电压(Vin)的关系: 

当将传递函数绘制在图表中时,您会发现它们特别有用。例如,在频域中绘制的传递函数会为一组特定的RLC值生成相似的图形(请参见下文)。它相对于频率以dB表示: 

串联RLC电路的Vout / Vin的传递函数图。 

这种可视化可以帮助工程师确定在各种频率下工作时电路的特性。 

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