一階動(dòng)態(tài)響應(yīng)(電路分析)

1、2016-5-7學(xué)生編號(hào)：15041405姓名：王碩電路分析和模擬工作模擬實(shí)驗(yàn)2:一階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.研究一階動(dòng)態(tài)電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的特性和規(guī)律。掌握測(cè)量一階電路時(shí)間常數(shù)的方法。2.理解積分和微分電路的概念，掌握積分和微分電路的設(shè)計(jì)和條件。3.用multisim仿真軟件設(shè)計(jì)電路參數(shù)，觀察輸入輸出波形。二、實(shí)驗(yàn)原理1.零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)波形的觀察和時(shí)間常數(shù)的測(cè)量。當(dāng)電路沒(méi)有外部激勵(lì)時(shí)，只有動(dòng)態(tài)元件初始儲(chǔ)能釋放引起的響應(yīng)為零輸入響應(yīng)；當(dāng)電路中動(dòng)態(tài)元件的初始儲(chǔ)能為零時(shí)，只有外部激勵(lì)產(chǎn)生的響應(yīng)為零狀態(tài)響應(yīng)；在外部激勵(lì)和動(dòng)態(tài)元件初始能量存儲(chǔ)的共同作用下，電路產(chǎn)

2、生的響應(yīng)是完全響應(yīng)的。以一階rc動(dòng)態(tài)電路為例，觀察電路的零輸入和零狀態(tài)響應(yīng)波形，其仿真電路如圖1(a)所示。(a) (b)圖1一階鋼筋混凝土動(dòng)態(tài)電路作為電路的激勵(lì)，方波信號(hào)被施加到輸入端。只要方波信號(hào)的周期足夠長(zhǎng)，電路的瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)程基本上在方波作用或方波間隙()期間結(jié)束。因此，方波的正脈沖寬度導(dǎo)致零狀態(tài)響應(yīng)，而方波的負(fù)脈沖寬度導(dǎo)致零輸入響應(yīng)。方波激勵(lì)下和的波形如圖1(b)所示。在的零狀態(tài)響應(yīng)過(guò)程中，電路已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，即電容電壓。從零狀態(tài)響應(yīng)方程因此，在當(dāng)時(shí)，計(jì)算是可用的。如果可以讀出該值，就可以測(cè)量電路的時(shí)間常數(shù)。2.rc積分電路由電阻組成的積分電路如圖2(a)所示，激勵(lì)為方波信號(hào)，如圖2(

3、b)所示，輸出電壓取自電容兩端。電路的時(shí)間常數(shù)(在工程中，大于10倍的關(guān)系遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于這個(gè)關(guān)系。)，所以電容器的充放電速度慢。當(dāng)方波的下一個(gè)下降沿(或上升沿)到來(lái)時(shí)，充電和放電尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。輸出波形如圖2(c)所示，大致為三角波和三角波的峰值。因此，輸出電壓近似與輸入電壓的積分成正比。圖13.遙控差分電路由電阻組成的差分電路如圖3(a)所示，激勵(lì)為方波信號(hào)，如圖3(b)所示，輸出電壓取自電阻兩端。由于電路的時(shí)間常數(shù)，電容器的充電和放電速度非?？臁．?dāng)方波的下一個(gè)下降沿(或上升沿)到來(lái)時(shí)，電容器電壓已經(jīng)在短時(shí)間內(nèi)充放電，并且已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。輸出波形如圖3(c)所示，這是一個(gè)帶周期的窄脈沖

4、。因此，輸出電壓大約與輸入電壓的微小分頻成正比。圖3三、模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.在圖1(a)中，已知。電路連接在multisim仿真軟件中，方波信號(hào)由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出。用雙蹤示波器觀察和的波形，同時(shí)測(cè)量示波器上的值，并與理論值進(jìn)行比較。2.根據(jù)積分電路的形成條件，選擇合適的電阻和電容參數(shù)，形成如圖2(a)所示的積分電路，其為方波。在雙蹤示波器中同時(shí)觀察和的波形。3.根據(jù)差分電路的形成條件，選擇合適的電阻和電容參數(shù)，形成如圖3(a)所示的差分電路，其為方波。在雙蹤示波器中同時(shí)觀察和的波形。第四，思考問(wèn)題1.什么樣的電信號(hào)可以用作一階rc電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)？答：階躍信號(hào)可作

5、為rc一階電路的零輸入響應(yīng)激勵(lì)源；脈搏答：這取決于電容電壓的初始值和極性。只有當(dāng)電容器的初始電壓的極性和幅度與突然激勵(lì)的極性和幅度完全相同時(shí)，才不會(huì)有瞬態(tài)變化。3.在研究方波激勵(lì)積分電路的響應(yīng)時(shí)，響應(yīng)波形不能及時(shí)達(dá)到穩(wěn)定值，因此不能用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量。但是積分電路的響應(yīng)波形包含時(shí)間常數(shù)的信息。應(yīng)該用什么方法來(lái)測(cè)量這個(gè)值？答：由電阻組成的積分電路如圖2(a)所示，激勵(lì)為方波信號(hào)，如圖2(b)所示，輸出電壓取自電容兩端。電路的時(shí)間常數(shù)(在工程中，大于10倍的關(guān)系遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于這個(gè)關(guān)系。)，所以電容器的充放電速度慢。當(dāng)方波的下一個(gè)下降沿(或上升沿)到來(lái)時(shí)，充電和放電尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。輸出波形如圖2(c)所示，大致為三角波和三角波的峰值。因此，輸出電壓近似與輸入電壓的積分成正比。答：r=/c；=rc4.如果一階電阻抗電路改為一階電阻抗電路，方波激勵(lì)電路的響應(yīng)波形是什么？答：如果將一階電阻搜索電路改為一階電阻搜索電路，對(duì)于方波激勵(lì)，電路的響應(yīng)波形將如何從三角波變?yōu)殇J脈沖？5.rl電路可以用來(lái)設(shè)計(jì)積分或微分電路嗎？如果是，電路參數(shù)設(shè)計(jì)