1 背景:
经典电路中有“一阶电路”、“二阶电路”之说,并且“一阶”电路可以采用三要素法进行求解,而“二阶”电路可以采转化为二阶常系数微分方程进行求解。根据微分方程特征根的情况,又分为欠阻尼、过阻尼和临界阻尼三种情况。那么,更一般的情况,如何判定最后求解的方程可以转化为多少阶的常系数微分方程呢?这就是电路的“阶数”。
事实上,一般求解复杂电路并不转化为真实的常系数方程,但是要进行微分方程的列写,这一方程组称为“状态方程”。其实,独立状态方程的个数就是电路的“阶数”。
2 电路阶数的求解:
对于状态方程列写时,经常选择电容电压和电感电流为状态量。因此,从电容和电感的角度求取电路的阶数比较方便。具体实施如下:
(1) 设置:阶数=所有电感、电容储能元件之和。
这个直接点数即可。
(2) 寻找由“电容和独立电压源组成回路的个数”,并减掉。
这是因为由这些回路可以列写一个电压之和等于零的一个方程,因此有一个变量为“非独立”,需要减掉。”
(3) 寻找由“电感和独立电流源组成割集的个数”,并减掉。
同上道理,但是这个非常有迷惑性,该割集不一定位于同一个节点上,反倒很多是是一个大的“虚拟节点”。
3 总结:
电路的阶数=
储能元件的总数
-电容和电压源组成回路的总数
-电感和电流源组成回路的总数