三:一階系統階躍短時輸出響應
接下來,我們研究一下當一階系統發生階躍響應后,在起始很短一段時間內(遠小于一階系統時間常數τ)的輸出是什么樣子的。因為這一結論在實際工程應用中更為常見。


我們可以借用指數函數的展開式進行近似計算,由

我們可以得到:

因此,在階躍響應發生后很短一段時間內,電壓看上去隨時間是線性變化的。由此可以推出流過電容的電流近似是恒定的:

下面我們就用以上結論分析全橋整流系統的紋波電壓。一全橋整流系統如下:

此系統輸入為120VRMS/60Hz的正弦波,RC時間常數為(100ohm)(1000uF)=100ms,遠遠大于輸入正弦波整流后饅頭波的周期8.3ms(1/120Hz)。因此我們利用上述結論可以比較容易算出電容上的紋波電壓:
輸出電壓最大值近似為170V;
流過100ohm電阻的電流近似為常數170V/100ohm=1.7A
電容會以8.3ms的時間常數進行放電來維持電阻上的電流(此時整流橋四個二極管全部關閉)
由I=Cdv/dt,我們就可以得到電容上的紋波電壓為:

利用LTspice或者Pspice仿真軟件,我們可以得到這一結果:

接下來會簡單介紹二階系統。