为什么线性无源电路是稳定的,即为什么它的脉冲响应随时间趋近于零?

电器工程 电路分析 被动网络
2022-02-05 19:24:54

这是一个愚蠢的问题,因为答案可能很明显,但我仍然有疑问。

如果给定一个仅由电阻器、电感器和电容器组成的电路,如果其脉冲响应随时间衰减,则该响应中应该有负指数。但这意味着特征多项式的复根应该具有负(或零)实部。我认为这是因为特征多项式具有正系数,但后来我发现并非所有具有正系数的多项式在其根中都没有正实部。例如,看一下s5+s4+s3+s2+s+1

我知道这可能有一些物理解释,即使我是从数学的角度来看的。

4个回答

在仅由 Ls、Cs 和 Rs 组成的电路中......

输入脉冲将能量存储在 Ls 和 Cs 中。存储的能量将耗散在 Rs 中,并且会随着时间的推移趋于零。

相反,如果没有 Rs,没有耗散方式,那么能量将保持存储,并且脉冲响应将无限期地持续。

我怀疑问题可能来自对无源元件值的不可能域的要求。您的特征方程分解(我相信您已经知道)为:前两个因素当然可以用无源元件形成。但最后一项似乎需要一个负值组件。(s+1)(s2+s+1)(s2s+1)

您能找到特征方程为任何无源电路布置吗?s2s+1

简单的答案与Routh-Hurwitz 稳定性准则有关。这意味着只要所有根都具有负实部,多项式的项如何结束就无关紧要了。只有满足这个标准,脉冲响应才会随时间衰减。

“我认为这是因为特征多项式具有正系数,但后来我发现并非所有具有正系数的多项式的根中都没有正实部。”

在旁注中,我相信这是指笛卡尔的符号规则

  1. 当多项式按指数降序排序时,正根的数量或者等于连续非零系数之间的符号差的数量,或者比它小一个偶数。

  2. 通过改变实轴可以找到负根的数量。这是通过反转所有奇次幂项的符号来完成的。

这里的问题是根必须是真实的所以这意味着规则实际上是:

所有系数具有相同的符号所有根(如果有)都是负数

给出的示例具有复杂的根源,因此该规则不适用于它们。示例中的实根为负数(s=1)。