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文檔簡介
一、實驗目的2.5二階電路的響應測試1.測定RC一階電路的零輸入響應、零狀態(tài)響應及全響應。2.
學習電路時間常數(shù)的測量方法。3.掌握有關微分電路和積分電路的概念。4.進一步學會用示波器觀測波形。5.掌握應用Multisim14軟件驗證一階電路零輸入響應、零狀態(tài)響應和全響應。二、實驗設備及材料1.裝有Multisim14的計算機。2.可調直流穩(wěn)壓電源
0-30V
一臺3.函數(shù)信號發(fā)生器
一臺4.雙蹤示波器
一臺5.數(shù)字萬用表
一臺6.電阻、電容、電感
若干2.5二階電路的響應測試三、實驗原理1.RLC串聯(lián)二階電路2.5二階電路的響應測試根據伏安關系可得:令ɑ=R/2L,
將上式變形為:
三、實驗原理2.5二階電路的響應測試其齊次解為:(1)當
,
時,齊次方程有兩個不等實根p1和p2,由初始值可以得到方程:求解方程可確定系數(shù)A1和A2,可得零輸入響,響應是非振蕩性的,稱為過阻尼情況。三、實驗原理2.5二階電路的響應測試2.RLC串聯(lián)二階電路的零輸入響應2.5二階電路的響應測試(2)當
,
時,齊次方程有兩個相等實根p1=p2=p=-α,由初始值可以得到方程:
求解方程可確定系數(shù)A1,可得零輸入響應,響應臨近振蕩,稱為臨界阻尼情況。三、實驗原理2.5二階電路的響應測試(3)當
,
時,齊次方程有兩個共軛復根,由初始值可以得到方程:三、實驗原理響應是振蕩性的,稱為欠阻尼情況,其衰減振蕩角頻率為:2.5二階電路的響應測試(4)當R=0時,齊次方程有兩個共軛虛根
,由初始值可以得到方程:三、實驗原理
求解方程可確定系數(shù)A1和A2
,響應是等幅振蕩性的,稱為無阻尼情況。等幅振蕩角頻率即為諧振角頻率
,滿足
。(5)當R<0時,響應是發(fā)散振蕩性的,稱為負阻尼情況。2.5二階電路的響應測試三、實驗原理3.GCL并聯(lián)二階電路分析電路如圖2-58所示,伏安關系為式2.5.17。2.5二階電路的響應測試三、實驗原理這是一個二階常系數(shù)線性非齊次微分方程,求解得其特征方程為:特征根為:當元件參數(shù)G、C、L取不同值時,固有頻率可分為以下四種情況:2.5二階電路的響應測試三、實驗原理2.5二階電路的響應測試三、實驗原理4.二階電路的衰減系數(shù)
對于RLC串聯(lián)欠阻尼情況,衰減振蕩角頻率ωd和ɑ衰減系數(shù)可以從響應波形中直接測量并計算出來。例如響應i(t)的波形如圖2-59所示,利用示波器直接觀察電阻元件對地的電壓,就可以得到電流的變化波形。2.5二階電路的響應測試三、實驗原理5.二階電路的狀態(tài)軌跡
對于圖2-56所示的電路,也可以用兩個一階方程的聯(lián)立(即狀態(tài)方程)來求解:
對于所有的不同時刻,由狀態(tài)變量在狀態(tài)平面上所確定的點的集合,就叫做狀態(tài)軌跡。2.5二階電路的響應測試1.RLC串聯(lián)二階電路響應仿真四、計算機仿真實驗內容四、計算機仿真實驗內容2.5二階電路的響應測試2.GCL并聯(lián)二階電路的仿真五、實驗室操作實驗內容2.5二階電路的響應測試1.實驗電路如實驗原理圖2-56所示。2.選擇L=40mH,C=1uF,R=510Ω,輸入頻率為40Hz,高電平2V,低電平選擇0V的方波信號。3.選擇R=510Ω,理論計算此時電路處于過阻尼狀態(tài),觀察電阻電壓波形,根據歐姆定律,可知道串聯(lián)電路電流波形,根據
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