分析上图开关闭合后Uout随时间的变化,步骤如下:
电容:I=CdtdU
电感:U=LdtdI
列电路的电压关系
Uout+UL=UVCC
带入电感公式,得
Uout+LdtdI=UVCC
带入电容公式,得
Uout+LCdt2d2Uout=UVCC
这是一个二阶常系数非齐次线性微分方程,解为齐次通解+非齐次特解
,懒得写具体解法了,就是代公式。
齐次通解为
u′(t)=C1cosLCt+C2sinLCt
特解是一个常数。把Uout=C0带入原方程,解得C0=UVCC。
此时解为
u(t)=C1cosLCt+C2sinLCt+UVCC
找初始条件。注意到t=0时,Uout=0,I=0,结合电容公式,dtdUout=0,解得C1=−UVCC,C2=0,所以
Uout=−UVCCcosLCt+UVCC
令L=1H,C=1F,仿真一下
结果正确。
附一个表,输入LC参数自动计算频率。
L(H) |
C(F) |
ω(rad/s) |
T(s) |
f(Hz) |
1 |
1 |
1 |
6.28 |
0.16 |
Q.E.D.