微分电路工作原理

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微分电路

微分电路
微分电路是电子线路中最常见的电路之一，弄清它的原理对我们看懂电路图、理解微分电路的作用很有帮助，这里我们将对微分电路做一个简单介绍。

图1
给出了一个标准的微分电路形式。

为表达方便，这里我们使输入为频率为50Hz 的方波，经过微分电路后，输出为变化很陡峭的曲线。

图2是用示波器显示的输入和输出的波形。

当第一个方波电压加在微分电路的两端（输入端）时，电容C上的电压开始因充电而增加。

而流过电容C的电流则随着充电电压的上升而下降。

电流经过微分电路（R、C）的规律可用下面的公式来表达（可参考右图）：
i = (V/R)e-(t/CR)
∙i-充电电流（A）；
∙v-输入信号电压（V）；
∙R-电路电阻值（欧姆）；
∙C-电路电容值（F）；
∙e-自然对数常数（2.71828）；
∙t-信号电压作用时间（秒）；
∙CR-R、C常数（R*C）
由此我们可以看出输出部分即电阻上的电压为i*R，结合上面的计算，我们可以得出输出电压曲线计算公式为（其曲线见下图）：
iR = V[e-(t/CR)]。

微分电路的工作原理

微分电路的工作原理
微分电路是一种基础的电路结构，用于实现信号的放大、滤波和调理。

其工作原理基于输入信号与反馈信号之间的差异产生输出信号的数量增益。

微分电路一般由一个差分放大器构成，该放大器具有两个输入端口和一个输出端口。

其中一个输入端口称为非反相输入端口，另一个输入端口称为反相输入端口。

工作时，输入信号通过非反相输入端口输入到微分电路中，并与参考电压进行比较。

与此同时，反相输入端口将从输出端口反馈回来的信号与输入信号相减得到差异信号。

通过这种方式，微分电路能够将输入信号中的高频噪声和干扰滤除，并增强差异信号的幅度。

差分放大器的放大增益可以通过调节反馈电阻和输入电阻的比值来控制。

微分电路的设计和应用在很多领域中都十分常见。

例如，在音频放大器中，微分电路能够有效地增强音频信号的幅度，提高音质；在滤波器中，微分电路能够实现对特定频段的信号滤波；在仪器测量中，微分电路能够增强微弱信号的检测能力。

总之，微分电路是一种重要的电路结构，通过对输入信号和反馈信号之间的差异进行放大和处理，实现了信号的提取、增强和调理。

微分电路的形成原理及应用

微分电路的形成原理及应用1. 引言微分电路是一种基本的电路元件，它可以将输入信号的微小变化放大并产生一个输出。

在电子工程中，微分电路广泛应用于信号处理、滤波以及放大等领域。

本文将介绍微分电路的形成原理以及其在实际应用中的一些案例。

2. 微分电路的基本原理微分电路的基本原理是利用电阻、电容、电感等元件实现对输入信号的微分操作。

其中，最常用的元件是电阻。

微分电路通常是由输入电路、放大电路和输出电路组成。

2.1 输入电路输入电路主要负责将输入信号引入微分电路中，并对输入信号进行预处理，以保证输入信号的幅度和频率范围在微分电路的工作范围内。

常用的输入电路包括电压分压器、电流传感器等。

2.2 放大电路放大电路是微分电路的核心部分，主要负责放大输入信号的微分分量。

常用的放大电路包括差动放大器、运算放大器等。

2.3 输出电路输出电路主要负责将放大后的微分信号进行进一步处理，以得到最终的输出信号。

常用的输出电路包括滤波器、比较器等。

3. 微分电路的应用案例微分电路在各领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用案例。

3.1 信号处理微分电路在信号处理中起到了关键作用。

例如，在音频处理中，微分电路可以用来分析音频信号的频谱特性，从而实现音频的均衡处理和降噪处理。

3.2 振荡电路微分电路在振荡电路中也有着广泛的应用。

例如，微分电路可以通过反馈机制产生正弦波信号，用于实现频率稳定的振荡器。

3.3 传感器技术微分电路在传感器技术中也有着重要的应用。

例如，在温度传感器中，微分电路可以通过测量电阻的变化来实现对温度的测量。

3.4 自适应控制微分电路在自适应控制系统中可以用来实现对系统响应的调节。

例如，在机器人控制系统中，微分电路可以用来实现对机器人运动的精确控制。

4. 总结微分电路是一种基本的电路元件，它可以将输入信号的微小变化放大并产生一个输出。

本文介绍了微分电路的形成原理以及其在实际应用中的一些案例。

通过对微分电路的深入了解，我们可以更好地应用微分电路解决实际问题，推动电子工程领域的发展。

微分电路原理

微分电路原理
微分电路原理是通过将输入信号与一个参考电路进行比较来检测输入信号的变化。

其基本原理是利用差分运算放大器来将输入信号与参考电路进行差分放大，以获得输入信号的差分值。

差分运算放大器是由两个输入端和一个输出端组成的放大器，其中一个输入端接收输入信号，另一个输入端接收参考电路的输出信号。

当输入信号和参考电路的输出信号相同时，差分运算放大器输出为零。

而当输入信号变化时，差分运算放大器会将其放大，产生一个与输入信号变化相关的输出信号。

在微分电路中，输入信号通常是一个电压或电流的变化。

通过将输入信号与参考电路进行比较，微分电路可以检测输入信号的变化大小和方向，并将其输出为一个电压或电流信号。

差分放大器的增益可以根据需要进行调节，以确保输出信号的适当放大。

增益值的选择取决于具体的应用需求和输入信号的幅值范围。

通常情况下，微分电路的增益较高，可以放大微小的变化信号，以便更好地检测和测量输入信号的变化。

微分电路广泛应用于各种测量和控制系统中。

例如，在传感器接口电路中，微分电路可以用来提取传感器信号中的变化部分，从而实现对传感器输出的准确测量。

此外，微分电路还可以在信号处理和滤波电路中使用，以滤除输入信号中的噪声干扰，并增强所需信号的特定频率分量。

总之，微分电路原理利用差分运算放大器将输入信号与参考电
路进行比较，并通过输出信号来检测和测量输入信号的变化。

该原理在许多电子设备和系统中得到了广泛应用，以实现精确的测量和控制功能。

微分电路

1 定义
03 工作过程 05 应用
目录
02 前提系件 04 工作原理
微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波，此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。而对恒定部分则没有输出。输出的尖脉冲波形的宽度与RC有关（即电路的时间常数），RC 越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。此电路的RC必须少于输入波形的宽度，否则就失去了波形变换的作用，变为一般的RC耦合电路了，一般RC少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。使输出电压与输入电压的时间变化率成比例的电路。微分电路主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中。
工作原理
a、在输入信号上升沿到来瞬间，因C1两端电压不能突变（此时充电电流最大，电压降落在电阻R1两端），输出电压接近输入信号峰值（在输出端由耦合现象产生了高电平跳变）；
b、因电路时间常数较小，在输入信号平顶信号的前段，C1已经充满电，R1因无充电电流流过，电压降为0V，输出信号快速衰减至0电位，直至输入信号下降沿时刻的到来；
工作过程
图1：微分电路微分电路的工作过程是：如RC的乘积，即时间常数很小，在t=0+即方波跳变时,电容器C被迅速充电,其端电压，输出电压与输入电压的时间导数成比例关系。
实用微分电路的输出波形和理想微分电路的不同。即使输入是理想的方波,在方波正跳变时,其输出电压幅度不可能是无穷大,也不会超过输入方波电压幅度E。在0<t<T的时间内,也不完全等于零,而是如图1d的窄脉冲波形那样,其幅度随时间t的增加逐渐减到零。同理,在输入方波的后沿附近,输出u0(t)是一个负的窄脉冲。这种RC微分电路的输出电压近似地反映输入方波前后沿的时间变化率，常用来提取蕴含在脉冲前沿和后沿中的信息。
定义

微分电路与积分电路的原理

微分电路与积分电路的原理
微分电路和积分电路是基于电容和电感元件的电路，它们分别将输入信号积分和微分，可以将它们视为运算电路。

本文将介绍微分电路和积分电路的原理。

微分电路是一种将输入信号微分的电路。

微分器采用电容和电阻，电容器将电压信号
转换为电荷信号，而电阻则将电荷转换为电流。

在微分器中，电流是通过电阻流回接地的，这让整个电路更加稳定并且避免了电压过高。

微分电路的基础元件是电容，它可以存储电荷并将电荷随时间移动。

在微分器中，电
容器采集输入电压并将其转换为电荷信号。

当电压发生变化时，电容的电荷也会发生变化。

这样就可以测量出电压信号的变化率，也就是微分值。

在微分电路中，电容存储的电荷和电阻之间的电压差产生了输出信号，这个信号是输
入电压的微分，也可以说是输入电压信号的变化率。

微分电路具有高通滤波器的特性，它
可以滤除低频信号并放大高频信号。

微分电路的输出信号可以用以下公式表示：
Vout = -RC(dVin/dt)
其中，R是电路中的电阻，C是电容，Vin是输入电压，Vout是电路的输出电压信号。

微分器可以通过改变电阻和电容的值来控制输出信号的幅值和频率。

积分电路的基础元件是电容，当电荷在电容器中积累时，电场也在增加，产生一个电压，称为电势差。

积分电路的工作原理就是通过电势差来积累输入信号的幅值，以达到积
分器的效果。

在积分电路中，电容器在其两端的电压差随时间变化，它们在电平器电阻上产生一定
的电势差。

因此，输出的信号与输入信号的积分差也呈线性关系。

总结：。

RC积分电路与微分电路

1 无源微、积分电路(一).输出信号与输入信号的微分成正比的电路，称为微分电路。

原理：从图1得：)(dtdU RC C R U C i O ==,因O C i U U U ==,当，0t t =时，0=C U ,所以0i O U U =随后C 充电，因RC≤Tk,充电很快，可以认为i C U U =，则有： dtdU RC dt dU RC U i C O ==---------------------式1 这就是输出O U 正比于输入i U 的微分dtdU i RC 电路的微分条件：RC≤Tk(二)输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。

原理：从图2得，⎰==iCdt CU U C O 1,因O R i U U U +=,当0t t =时，C O U U =.随后C 充电，由于RC≥Tk ,充电很慢，所以认为C R U U i R i ==,即RU iC i =,故 ⎰⎰==iCdt RC iCdt C U O 11 这就是输出O U Uo 正比于输入i U 的积分⎰iCdt .RC 电路的积分条件：RC≥Tk（三）积分电路和微分电路的特点积分电路和微分电路的特点1:积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波图1 图2微分电路可以使使输入方波转换成尖脉冲波2:积分电路电阻串联在主电路中，电容在干路中微分则相反3：积分电路的时间常数t要大于或者等于10倍输入脉冲宽度微分电路的时间常数t要小于或者等于1/10倍的输入脉冲宽度4：积分电路输入和输出成积分关系微分电路输入和输出成微分关系微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波，此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。

而对恒定部分则没有输出。

输出的尖脉冲波形的宽度与R*C有关（即电路的时间常数），R*C越小，尖脉冲波形越尖，反之则宽。

此电路的R*C必须远远少于输入波形的宽度，否则就失去了波形变换的作用，变为一般的RC耦合电路了，一般R*C少于或等于输入波形宽度的1/10就可以了。

微分电路原理

微分电路原理
微分电路是电子电路中常见的一种电路，它具有对输入信号进行微分运算的功能。

在实际应用中，微分电路常用于信号处理、滤波、模拟计算等领域。

本文将介绍微分电路的原理、特性及应用。

微分电路的原理是基于电容和电感的特性，通过这些元件的组合来实现对输入
信号的微分运算。

在微分电路中，电容和电感分别起到对输入信号进行积分和微分的作用，从而实现对信号的微分运算。

微分电路可以分为有源微分电路和无源微分电路两种类型，它们分别采用了不同的电路结构和元件组合来实现微分运算。

在微分电路中，输入信号经过微分电路后，输出信号的幅度和相位会发生变化。

微分电路的特性包括增益、相位延迟等，这些特性对于不同的应用场景具有重要意义。

在实际设计中，需要根据具体的需求选择合适的微分电路类型和参数，以实现期望的信号处理效果。

微分电路在信号处理和模拟计算中具有广泛的应用。

例如，在滤波器设计中，
微分电路可以用于提取信号的高频成分，实现高通滤波的效果。

在模拟计算中，微分电路可以用于求解微分方程、微分运算等。

此外，微分电路还可以应用于控制系统、通信系统等领域，实现对信号的处理和调节。

总之，微分电路作为一种常见的电子电路，在信号处理、滤波、模拟计算等领
域具有重要的应用价值。

通过深入理解微分电路的原理和特性，可以更好地应用它来解决实际问题，提高电路设计的效率和性能。

希望本文对您了解微分电路有所帮助，谢谢阅读！。

微分电路原理详细分析(来自师兄的话)

微分电路
微分电路是脉冲电路中最常用的波形变换电路，它和放大电路中的 RC 耦合电路很相似，见图。

当电路时间常数τ=RC<<t k 时，输入矩形脉冲，由于电容器充放电极快，输出可得到一对尖脉冲。

输入脉冲前沿则输出正向尖脉冲，输入脉冲后沿则输出负向尖脉冲。

这种尖脉冲常被用作触发脉冲或计数脉冲。

详细解释：
由低电平到高电平瞬间，电容处在充电阶段，在电容的两端堆积了电荷，造成电荷的移动而形成电流，刚开始的瞬间，电流最大，然后电流逐渐减小到0，这是因为输入电压由低到高时，电容在一瞬间相当于导通状态，电阻R上获得了最大的电流，在电阻上表现为电压，所以输出为高；
然后输入持续高电平时，直流电容不导通，故输出电压上升至最高点逐渐下降至0；而电容是储能元件，不能突变，所以是缓慢变化，在输入持续高电平时，电容是充满电的，有电压，但电流为0；
电流为0，但还是有电压的！！
而当输入电压由由高变为低时，充好电的电容这个时候开始放电，此时放电瞬间电流最大，放电的方向与刚开始充电的方向相反（电荷朝相反方向移动，规定开始充电的方向为正，放电的方向就为负），所以输出端的电压脉冲是向下的，也同样，电容放完电后，输出的电压为0.
电路的实质是电流的变化，在电阻上就转化为电压的变化，电容两端的充放电电流满足一定的微分关系，所以在电阻的电压上也反映出微分关系。

想了解更深一点，可以去看下《电路分析》，里面有很详细的说明和理论推导，还有更形象的图。

重复上述过程，oheah~~。

实用微分运算电路

实用微分运算电路微分运算电路是一种重要的电子电路，它能够对输入信号进行微分运算，并输出微分后的信号。

微分运算电路在信号处理、控制系统、通信系统等领域都有广泛的应用。

本文将介绍微分运算电路的原理、常见的电路结构以及应用实例。

一、微分运算电路的原理微分运算电路的原理基于电容和电感的特性。

在电路中，电容的电流与电压的关系满足微分关系，即电流等于电容的导数乘以电压。

而电感的电压与电流的关系满足微分关系，即电压等于电感的导数乘以电流。

利用这一特性，可以设计出各种形式的微分运算电路。

二、微分运算电路的常见结构1. RC电路微分器RC电路微分器是一种简单常用的微分运算电路，由一个电容和一个电阻组成。

输入信号通过电容与电阻相连，输出信号为电容两端的电压。

由于电流等于电容的导数乘以电压，当输入信号变化率较快时，输出信号就能够较好地近似输入信号的微分。

2. RL电路微分器RL电路微分器由一个电感和一个电阻组成，与RC电路微分器类似。

输入信号通过电感与电阻相连，输出信号为电感两端的电压。

当输入信号变化率较快时，输出信号就能够较好地近似输入信号的微分。

3. 计算放大器微分器计算放大器微分器是一种利用运算放大器设计的微分运算电路。

运算放大器具有高增益和高输入阻抗的特性，能够实现精确的微分运算。

通过调整运算放大器的反馈电阻和输入电阻，可以实现不同的微分运算功能。

三、微分运算电路的应用实例1. 信号处理微分运算电路在信号处理中常用于提取信号的瞬时变化率。

例如，在音频信号处理中，可以利用微分运算电路来检测声音的音调变化，实现音频信号的频率分析和声音特征提取。

2. 控制系统微分运算电路在控制系统中常用于测量和控制系统的动态响应。

例如，在温度控制系统中，可以利用微分运算电路来测量温度的变化速率，从而实现对温度的精确控制。

3. 通信系统微分运算电路在通信系统中常用于信号编码和解码。

例如，在调制解调器中，可以利用微分运算电路来实现信号的调制和解调，从而实现数据的传输和通信。

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的计算；要掌握一阶线性电路暂态过程的三要素法。
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第一节换路定律及暂态过程初始值的确定一、稳态与暂态
1. 稳态与暂态
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2、暂态过程产生的原因
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2、暂态过程产生的原因
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产生暂态过程的原因
2.电路初始值的确定
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例5-1
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例5-1
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第二节 RC 串联电路的暂态过程
一、电容充电过程的电压和电流
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例5-2
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例5-2
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第二节串联电路的暂态过程
一、电容充电过程的电压和电流
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一、电容充电过程的电压和电流
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二、电容放电过程中的电压和电流
1、串联电路中电容放电时的电压和电流
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二、一阶直流线性电路的三要素法
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三要素解题的一般步骤
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三要素解题的一般步骤(求时间常数)
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例5-6
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例5-6
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例5-6
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一、一阶直流线性电路的三要素
稳态值、初始值和时间常数称为一阶电路暂态过程的三要素。
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二、一阶直流线性电路的三要素法
所谓三要素法是指通过求解电路变量的三要素，即时间常数、初始值）和稳态值来确定电路暂态过程中的电压和电流的一种方法。
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3、一阶线性串联电路和串联电路接通或切断直流电源时的暂态过程中的电压或电流，可以利用它们各自的计算公式计算，也可以运用三要素法计算。三要素法的公式为：
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第五章
结束
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一、RL电路接通直流电源时的电流与电压
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一、RL电路接通直流电源时的电流与电压
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一、RL电路接通直流电源时的电流与电压
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例5-3
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二、RL电路短接时的电流与电压
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外因:换路; 内因:电路中有储能元件（也叫动态元件）
是内因。暂态过程的实质，在于换路迫使电路中的
储能元件进行能量的转移或重新分配，而能量的变化又不能从一种状态直接跃变到另一种状态，必须经历一个逐渐变化过程。
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二.换路定律及暂态过程初始值
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*第五章线性电路的暂态过程
第一节换路定律及暂态过程初始值的确定第二节 RC串联电路的暂态过程第三节 RL串联电路的暂态过程第四节一阶线性电路三要素法小结
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教学要求
理解电路的稳态和暂态过程的概念；应用换路定律，确定电路暂态过程的初始
值；理解电路和电路的暂态过程中电压和电流
二、RL电路短接时的电流与电压
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二、RL电路短接时的电流与电压
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例5-5
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例5-5
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第四节一阶线性电路暂态过程的三要素一、一阶直流线性电路的三要素
只含有一个或简化后只剩下一个独立储能元件的线性电路称为一阶线性电路。如图5-26所示的(a)、(b)是一阶线性电路，而5-26 (c)不是一阶电路。
例5-7
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例5-7
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例5-7
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三、微分电路
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微分电路的工作原理：
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微分电路工作原理
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本章小结
1、电路由一个稳态(包括接电源前的零状态)变化到另一个新稳态的过程称为暂态过程，又称瞬态过程。电路稳态的改变是由电源条件或电路参数的改变等(通常称为换路)。换路定理说明了换路时电路的规律，其表达式为： 2、暂态过程持续的时间决定于电路的时间常数。暂态过程经过的时间，电压或电流就衰减到可以忽略不计的程度。在工程上认为在以后，暂态过程就基本结束了。
1、串联电路中电容放电时的电压和电流
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例5-3
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三、时间常数
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三、时间常数
反映了串联电路暂态过程持续时间的长短。
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三、时间常数
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*第三节 RL电路的暂态过程