分析微分方程

描述

根据牛顿定律,运动物体总是有趋于静止,或保持运动的特性,我们把物体所具有的这种状态,叫做稳态,与此相反的非稳态,叫做瞬态,瞬态是反应物体变化过程的模型。

在数字电路设计中,到达0或1这两种稳态的过程,实际上是连续的,而我们把它当做是离散信号,一个离散信号,可以看做是一个连续信号在跳变瞬间的时间增量为无穷小,即:稳态,通常我们不考虑这个连续过程,但在产品的稳定性和可靠性设计上,必须要考虑这个问题,即离散信号的连续特性,或者说瞬态。

设某一精密电源,其额定输出为24V240w,考虑到,上电瞬间对母电源的冲击,引起其它单元模块的电压波动,我们需要适当限制其瞬间冲击功率,待到电路基本稳定时,再马力全开。

设某一RC电路,如下图所示。

稳态

在该电路中,由电压模型,我们得知:

稳态

解此微分方程:

稳态

解,设,当电源电压为24V,电阻为100欧姆,电容为4700uf X2 则,代入上式,得电压与时间的函数关系如下图所示。

稳态

设,设计某一电路,当电容充电至18伏时,全功率开启,则t=?

稳态

即,在上电之后 ,经过1.3秒时间,电压上升至18伏。

稳态

将以上解代入原式,得电流与时间的函数关系如下图所示。

稳态

当我们把电流放大100倍时,函数关系如上。

稳态

根据上述方程的解,当我们设计一个电源,如下图所示,确定合适的R1,C1,C2的值,就可以起到防冲击作用,反之,大容量电容所引起的瞬间冲击是不容小窥的事。

稳态

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