从零开始学电子之基础篇

wb61850 · 发表于 2010-4-1 05:07:29

大家早

我们继续学习。
一起学习、一起进步。

wb61850 · 发表于 2010-4-1 05:11:06

大家可能会问“这个世界上有天才吗？”

wb61850 · 发表于 2010-4-1 05:18:30

我是蠢才

比方说，别人认识一件事物只需要2个小时，而我则可能需要20年。前者是不是天才我不可知晓，但我绝对是一个蠢才是定了。

wb61850 · 发表于 2010-4-1 05:21:33

“我不是天才，但我肯定是蠢才”
这是为什么呢？
因为我本来就很蠢啊，哈哈

wb61850 · 发表于 2010-4-1 05:48:19

OK，我们继续

wb61850 · 发表于 2010-4-1 05:57:36

大家请看这个电路（系统）

我先说明一下，这个电路中我们用的电源和以前的有所不同。电源Vp是一个脉冲电压源（后面我们还要介绍它的波形特征）。Rp是Vp的内阻，它等于0.1欧姆（100毫欧）。
大家可能会问虚线框是啥意思？是这样的，我是想强调一下，虚线框内的都可以称为系统。例如地系统（或地网络），电源系统，负载系统等等。
严格的讲甚至一根导线（一段网络）都是系统。
系统划分过细，会使分析过于复杂。常常是“忽略次要矛盾，强调主要矛盾”。

wb61850 · 发表于 2010-4-1 06:10:31

好，大家请看vp(电源网络）的输出波形。
它是一个脉冲周期信号，脉冲高度为1V，宽度为5秒，周期为10秒。
这个信号其实是有1mS的延时的，但是这个波形上没有显示出来（时间轴过宽）。

wb61850 · 发表于 2010-4-1 06:16:43

我们看看Vp的开始阶段（时间轴长度为30mS）。因为我们只是用到它的开始阶段（或高电平期间）作为系统的激励信号。
大家可以看出来vp是有一定的延时的（1mS）。

wb61850 · 发表于 2010-4-1 06:26:01

这张图更加清楚些。大家可以看出，vp的延迟时间为1mS（毫秒）。也就是说，vp在1mS时发生了一个有0V到1V的跃变（上升时间很短暂，可以忽略不计）。
或者我们也可以说，这个信号是一个“有延迟的单位阶跃信号”。

wb61850 · 发表于 2010-4-1 06:27:47

下一步我们该怎样做呢

wb61850 · 发表于 2010-4-1 06:32:11

大家可能想到了“你不就是想观察一下在单位阶跃电压作用下系统的响应吗”

wb61850 · 发表于 2010-4-1 06:32:52

OK，没错。的确是这样想的

wb61850 · 发表于 2010-4-1 06:38:41

我们来比较一下Vp和Vout（输出信号或响应信号）的波形

wb61850 · 发表于 2010-4-1 06:58:07

好，大家看到了红色的波形是vp，蓝色的波形是vout。时间轴长度为15mS

或者我们把vp称之为激励信号，把vout称为响应信号也可以。
请大家明确，所谓的激励和响应是有对象的。在这里我们是把这个LC低通滤波器作为对象。也就是说对这个LC系统进行激励以便求得它的响应。
大家看出来这个输出信号或响应信号vout的特点没有？
没错，它是一个按照指数规律衰减的正弦信号。
为什么会这样？
这是系统参数所决定的。在这里的系统参数就是L、C、和R（负载电阻和电源内阻）。
关于电场能量（存储在电容器中）和磁场能量（存储在电感器中）的交换以形成振荡，并且最终初始能量（电场能量或磁场能量）通过电阻器转换为辐射能量（热能）的机理以及过程，在这里就不介绍了。这方面的资料很多，LC振荡也是基础的物理常识，大家可以参阅相关的资料。

wb61850 · 发表于 2010-4-1 07:11:43

请大家注意Vp的内阻Rp的影响。虽然我们把Rp取值很小（0.1欧）但是它对这个电路系统来说还是有影响的

wb61850 · 发表于 2010-4-1 07:14:58

我们看一下vp和vin的波形

wb61850 · 发表于 2010-4-1 07:18:37

好，大家请看，蓝色的信号是vin，红色的信号是vp。似乎是重合的，其实不是

wb61850 · 发表于 2010-4-1 07:26:03

我们把波形放大后看看，vin和vp还是有差异的。vin也出现了一个衰减的振荡过程

说明电源内阻对系统的特性有一定的影响，而这种影响往往是不能忽略的。
请大家注意，在这里的vin、vp或vout都是对地（GND网络）而言的。或者说是相对于参考地的电压。而vin、vp或vout也可以看作是网络标号，因为它们本身就代表了一段网络（导体）。

wb61850 · 发表于 2010-4-1 07:34:06

大家可能会问了，那么我们改变负载电阻RL的值后系统的阶跃响应会怎样呢？

wb61850 · 发表于 2010-4-1 07:45:19

我们先把负载电阻RL取的很小等于0.1欧（和Rp相同）看看

好，蓝色的信号是vout，红色的信号是vp。大家可以发现，响应信号vout并没有出现振荡过程，而是由0按照指数规律上升到1/2 Vp。