一阶动态电路的全响应表达式可分解为以下两种形式:
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零状态响应与零输入响应之和
全响应 = 零状态响应 + 零输入响应
这种分解方式基于输入信号和初始状态的不同,零状态响应是仅由输入信号引起的响应,零输入响应是初始状态变化引起的响应。
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稳态分量与暂态分量之和
全响应 = 稳态分量 + 暂态分量
稳态分量是输入信号作用下的最终稳定值,暂态分量是响应随时间变化的动态过程。
数学表达式
对于一阶RC电路,全响应的电压表达式为: $$ u_C(t) = U_e \cdot e^{-\frac{t}{\tau}} + \left(1 - e^{-\frac{t}{\tau}}\right) \cdot U_0 $$
其中,$U_e$ 是稳态分量(输入电压$U_S$与时间常数$\tau$的比值),$\left(1 - e^{-\frac{t}{\tau}}\right) \cdot U_0$ 是零输入响应(初始电容电压$U_0$的指数衰减项)。
总结
两种分解方式本质相同,只是表述角度不同。实际应用中可根据具体问题选择合适的分解方法,例如分析稳态性能时常用稳态分量+暂态分量的形式,而讨论输入/初始条件时常用零状态响应+零输入响应的形式。