二階電路動態(tài)響應(yīng)實驗報告

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.