浙江大學
2023年攻讀碩士學位研究生入學考試試題
考試科目電路編號: 448
一、(18%)圖一所示電路,已知,,,,非線性電阻伏安特性,求:(1)電路a-b端左側的戴維南等效電路;(2)非線性電阻上的電流。
圖一:【考點分析及解題指南】
本題屬於簡單非線性電阻電路的研究,對於單一非線性電阻電路,一般而言先將非線性電阻以外的線性二端網路用戴維南等效電路代替,這也是問題的關鍵和核心。之後,再根據非線性元件的特點,採用不同的方法,具體有如下三類:
(一)、利用元件的特性方程,採用解析方程法。
(二)、利用曲線相交法確定直流工作點。
(三)、若為理想二極體,可以先判斷工作狀態。
在求戴維南等效電路時,要求先求開路電壓,當然若開路電壓不好求,可以先求短路電流,進而利用等效變換。
再求等效電阻時,要根據電路的不同特點採用不同的方法:對於含有單一受控源的電路,可以利用等效變換的方法,直接求r,也可以利用間接法,將埠電壓、電流用控制量表示,此外,利用節點法、迴路法對於分析複雜電路十分快捷。
在本題中,還要注意多餘元件的處理方法。
【具體解答】
解:(1) 思路一:直接求戴維南等效電路:
圖1-1圖1-2
a求開路電壓:如圖1-1:
由kvl知:
b 求等效電阻:如圖1-2:
法一:間接法:
設流過6電阻的電流為:則有;
由kvl知則,
∴法二:節點法:
則有: ∴
法三:等效變換+直接法:
控制量轉移如圖:如圖1-3:
圖1-3
等效變換:如圖1-4,1-5,1-6:
圖1-4圖1-5圖1-6
c則戴維南等效電路,如圖1-7:
圖1-7
思路二:先求諾頓等效電路,再利用等效變換:
求短路電流:如圖1-8:
圖1-8
則由kvl知:
求等效電阻(方法同思路一) 則
諾頓等效電路戴維南等效電路:
圖1-9圖1-10
(2)由(1)知等效電路為:
圖1-11
則舍)二、(18%)圖二所示電路,已知無源二埠網路p在電源頻率為時的開路引數(z引數)為,若,,,試求: (1)端右側電路的等效阻抗;(2)端電壓。
圖二【考點分析及解題指南】
本題考察雙口網路的引數方程的應用以及等效阻抗的概念及求法。
在解決雙口網路的問題時,尤其是已知某種引數時,常常有兩種解題思路:
一是利用埠分析法,透過列寫電路方程求得感興趣的量;當然,若只是對埠某一側的某物理量感興趣,還可以通過電路方程求得其戴維南等效電路。
二是利用引數方程畫出雙口網路的等效電路,再進行求解。
【具體解答】
(1)、法一:解析方程法:
由開路引數知:
又∵∴法二:等效電路法:
有開路引數z可知,畫出如圖2-1 t型等效電路:
圖2-1
則從右端電路的等效阻抗:
(2)、法一:解析方程法:
由題意可得如下方程組:
則解得:
法二:等效電路法:
由(1)題知,等效電路如圖2-2
則圖2-2
代入解得
∴法三:戴維南等效電路法:
現求從看去的戴維南等效電路圖2-3
等效阻抗,電路如圖2-3:
則解得求開路電壓,電路如圖2-4:
則解得圖2-4
則等效電路如圖2-5:
圖2-5
∴三、(18%)圖三所示電路,已知,,,,,開關k開啟已久。當t=0時k閉合,求k閉合後的和。
圖三【考點分析及解題指南】
本題屬於線性動態電路的暫態分析,大的角度而言,可以從時域角度和復頻域角度解決問題。
利用復頻域法解決問題時的步驟如下:(1)求t=0-時刻的電容電壓和電感電流,並畫出運算電路(2)求響應的象函式(3)通過拉氏反變換求得響應的時域形式。
利用時域法解題時,對於一般電路,通常採用經典分析法,列寫輸入輸出方程求通解及特解,再利用初始狀態確定未知引數。
【具體解答】
解:復頻域分析法:
(1)確定電路的起始狀態:, ,
直流穩態:如圖3-1:
圖3-1
則(2)畫出運算電路:如圖3-2:
圖3-2
則有解得:
(3)利用拉普拉斯反變換求,
則: ∴
∴四、(15%)圖四所示電路,p為純電阻網路,已知,當,且時,電感電流。當,且時,電感電流等於多少?
圖四【考點分析及解題指南】
本題是一道綜合題,主要考察兩部分知識:一是等效電路的確定;二是線性動態電路的暫態分析。
(1)本題中網路p為純電阻網路,則開路電壓應為左端電源電壓的倍數,利用已知條件可以求得戴維南等效電路。
(2)對於一階線性動態電路,解決方法很多:
一、時域分析a.經典分析法 b.三要素法只需確定 , ,, c.利用全響應=零輸入響應+零狀態響應。當然在求零狀態響應時,也可以用三要素法。
二、復頻域分析法。
【具體解答】
解:(一)思路一
(1) 當
且時,圖4-1
則原電路的等效電路如圖4-1
(2)當且時
法一:三要素
由換路定理,時
時間常數
則有法二:經典分析法
輸入輸出方程則通解
特解則 由換路定則知
法三:利用全響應=零輸入響應+零狀態響應
1.零狀態響應有三要素法:
由換路定理則
時間常數
則2.零輸入響應則
則法四:復頻域分析法
運算電路如圖:4-2圖4-2
則(二)思路二:戴維南等效電路法,如圖4-3:
圖4-3
因為p為純電阻電路,所以從ab端向左看去的戴維南等效電路,開路電壓設等效電阻為r則
(1) 當
則等效電路圖如圖4-4
則有k=1圖4-4
(2)當且時,則有:
開路電壓
則圖4-5
五、(18%)圖五所示電路,已知,,,求: (1)傳遞函式;(2) 列出電路的狀態方程;(3)設,,且時,試說明有否振盪。
圖五【考點分析及解題指南】
本題是一道綜合題。主要考察:網路引數的概念及求法,電流狀態方程的列寫以及判斷二階線性電路的零輸入響應是否處於**狀態。
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