spänningsförloppet

Spänningsförloppet är den tidsmässiga utvecklingen av elektrisk spänning i en elektrisk krets när en stimulans, till exempel ett spänningssteg eller en puls, tillförs eller tas bort. Det beskriver hur spänningen över en komponent eller i en hel krets övergår från ett initialt tillstånd till ett steady-state tillstånd och kallas ofta transientsvar.

I en seriekopplad RC-krets som laddas av ett spänningssteg V_in uppvisar spänningen över kondensatorn V_C(t) en exponentiell uppgång: V_C(t) = V_in (1 − e^{−t/(R C)}) för t ≥ 0. Vid urladdning med initial spänning V_0 är V_C(t) = V_0 e^{−t/(R C)}. Tidskonstanten τ = R C avgör hur snabbt förloppet sker; ungefär fem τ räcker för att närma sig slutvärdet. Liknande exponentiell beteende förekommer i RL-kretsar där spänningen eller strömmen ändras med τ = L/R. I RLC-kretsar kan spänningen visa olika dämpningslägen beroende på dampingfaktorn och resonans, med ω0 = 1/√(L C) som naturfrekvens.

Spänningsförloppet kan erhållas genom differentialekvationer som beskriver Kirchhoffs lagar och komponenternas relationer. I praktiken används ofta Laplace-transformer eller numeriska metoder (såsom SPICE-simulering) för att få tidsförloppet utan handberäkningar.

Betydelsen av att förstå spänningsförloppet är central inom elektronikdesign och -analys. Det påverkar hur snabbt ett system svarar på förändringar, hur stor överkompensation eller underskott som uppstår och hur systemen påverkas av störningar, särskilt i snabba förstärkare, digitala gränssnitt och kraftomvandlare.