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文檔簡介
1、實驗二:二階電路動態(tài)響應(yīng)學(xué)號: 姓名:李昕怡 成績:一、 實驗?zāi)康?. 深刻理解和掌握零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng).2. 深刻理解欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼的意義.3. 研究電路元件參數(shù)對二階電路動態(tài)響應(yīng)的影響.4. 掌握用Multisim軟件繪制電路原理圖的方法.二、 實驗原理及思路實驗原理:用二階微分方程描述的動態(tài)電路稱為二階電路。如圖所示的RLC串聯(lián)電路是一個典型的二階電路,可以用下述二階線性常系數(shù)微分方程來描述: 定義衰減系數(shù)(阻尼系數(shù)),自由振蕩角頻率(固有頻率).1. 零輸入響應(yīng).動態(tài)電路在沒有外施激勵時,由動態(tài)元件的初始儲能引起的響應(yīng),稱為零輸入響應(yīng)。(1) 當(dāng)時,響應(yīng)是非振蕩
2、性的,稱為過阻尼情況.(2) 當(dāng)時,響應(yīng)是臨界振蕩,稱為臨界阻尼情況.(3) 當(dāng)時,響應(yīng)是振蕩性的,稱為欠阻尼情況.2. 零狀態(tài)響應(yīng).動態(tài)電路的初始儲能為零,由外施激勵引起的電路響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng).與零輸入響應(yīng)類似,電壓電流的變化規(guī)律取決于電路結(jié)構(gòu)、電路參數(shù),可以分為過阻尼、欠阻尼、臨界阻尼等三種充電過程。實驗思路:1. 用方波信號作為輸入信號,調(diào)節(jié)方波信號的周期,觀測完整的響應(yīng)曲線.2. 用可變電阻R代替電路中的電阻,計算電路的臨界阻尼,調(diào)整R的大小,使電路分別處于欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼的情況,觀測電容兩端的瞬態(tài)電壓變化.3. 測定衰減振蕩角頻率和衰減系數(shù).在信號發(fā)生器上讀出信號的震蕩周期
3、Td,則:其中h1、h2分別是兩個連續(xù)波峰的峰.三、 實驗內(nèi)容及結(jié)果1. 計算臨界阻尼.2.Multisim仿真.(1)從元器件庫中選擇可變電阻、電容、電感,創(chuàng)建如圖所示電路.(2)將J1與節(jié)點0相連,用Multisim瞬態(tài)分析仿真零輸入響應(yīng)(參數(shù)欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼三種情況),觀測電容兩端的電壓,將三種情況的曲線繪制在同一張圖上,從上至下分別是:R1=10R(欠阻尼),R1=1.348k(臨界阻尼),R1=90R(過阻尼).(3)將J1與節(jié)點4相連,用Multisim瞬態(tài)分析仿真全響應(yīng)(欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼三種情況),觀測電容兩端的電壓,將三種情況的曲線繪制在同一張圖上,從上至下分別
4、是:R1=10R(欠阻尼),R1=1.348k(臨界阻尼),R1=90R(過阻尼).(4)在Multisim中用函數(shù)發(fā)生器、示波器和波特圖繪制如圖所示的電路圖,函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)置:方波、頻率1kHz、幅度5V、偏置5V.用瞬態(tài)分析觀測電容兩端的電壓.R1=10R(欠阻尼):R1=1.348k(臨界阻尼):R1=90R(過阻尼):2. 在電路板上焊接實驗電路,器件參數(shù):R1=100、L=10mH、C=47nF、可變電阻R2.3.調(diào)節(jié)可變電阻R2,觀察二階電路在方波信號下由過阻尼過渡到臨界阻尼,最后過渡到欠阻尼的變化過渡過程,記錄三種情況下R2的值,記錄示波器上顯示的波形波形圖過阻尼R2=2.5k
5、臨界阻尼R2=770欠阻尼R2=2.54.調(diào)節(jié)R2使示波器熒光屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的欠阻尼響應(yīng)波形,定量測定此時電路的衰減系數(shù)和振蕩頻率,記錄所測數(shù)據(jù).波形RLC振蕩周期Td第一波峰峰值h1第二一波峰峰值h26610mH22nF92s1.72V0.34V理論值測量值衰減振蕩角頻率67420.068260.9衰減系數(shù)16600.017621.0四、 結(jié)論及分析1. 結(jié)論:當(dāng)RLC串聯(lián)電路中電阻R值由大至小改變時,電路由過阻尼情況過渡到臨界阻尼情況,再由臨界阻尼情況過渡到欠阻尼情況,電容兩端的電壓波形也隨之改變.2. 誤差分析:萬用表測量時和讀數(shù)時的誤差;電感和電容存在交流損耗,這種交流損耗可以等效成損耗電阻;電感、電容大小真實值與理論值存在差距.
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