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1[7급 국가직 회로이론] 26년 1회차
다음 회로에서 t>0t>0 [sec]인 순간에 스위치 S1S_1은 닫히고 스위치 S2S_2는
열린다. t>0t>0 [sec]에서 출력전압 vo(t)v_o(t) [V]는? (단, t<0t<0 [sec]에서
회로는 정상상태이고, u(t)u(t)는 단위계단함수이다)

문제 이미지
1
(229te−13t+827e−13t)u(t)\left(\frac{22}{9}te^{-\frac{1}{3}t}+\frac{8}{27}e^{-\frac{1}{3}t}\right)u(t)
2
(827te−13t+229e−13t)u(t)\left(\frac{8}{27}te^{-\frac{1}{3}t}+\frac{22}{9}e^{-\frac{1}{3}t}\right)u(t)
3
(83te−13t+13e−13t)u(t)\left(\frac{8}{3}te^{-\frac{1}{3}t}+\frac{1}{3}e^{-\frac{1}{3}t}\right)u(t)
4
(13te−13t+83e−13t)u(t)\left(\frac{1}{3}te^{-\frac{1}{3}t}+\frac{8}{3}e^{-\frac{1}{3}t}\right)u(t)
해설

vo(t)=(827te−t/3+229e−t/3)u(t)v_o(t)=\left(\dfrac{8}{27}te^{-t/3}+\dfrac{22}{9}e^{-t/3}\right)u(t)이다. 특성근이 중근 −1/3-1/3인 임계감쇠 응답이다.

초기조건: 인덕터 전류 iL(0)=22=1 Ai_L(0)=\dfrac{2}{2}=1\ \mathrm{A}, 커패시터 전압 2 V2\ \mathrm{V}. t>0t\gt 0에서 마디 KCL:
2(3s−V)=V2s+1s+sV−24s+22\left(\dfrac{3}{s}-V\right)=\dfrac{V}{2s}+\dfrac{1}{s}+\dfrac{sV-2}{4s+2}

V(s)=22s+10(3s+1)2=229⋅1s+13+827⋅1(s+13)2V(s)=\dfrac{22s+10}{(3s+1)^2}=\dfrac{22}{9}\cdot\dfrac{1}{s+\frac{1}{3}}+\dfrac{8}{27}\cdot\dfrac{1}{(s+\frac{1}{3})^2}
검산: vo(0+)=229 Vv_o(0^+)=\dfrac{22}{9}\ \mathrm{V}로 초기값이 맞다.

  • 상수항 계수 827\dfrac{8}{27}인 식: 초기값이 827\dfrac{8}{27} V가 되어 맞지 않는다.
  • 상수항 계수 13\dfrac{1}{3}인 식: 초기값이 13\dfrac{1}{3} V로 맞지 않는다.
  • 상수항 계수 83\dfrac{8}{3}인 식: 초기값이 83\dfrac{8}{3} V로 맞지 않는다.

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