對上次提出問題的思考

1、對上次提出問題的思考對上次提出問題的思考1 1能不能加直流激勵用手動開關(guān)實現(xiàn)三種狀態(tài)能不能加直流激勵用手動開關(guān)實現(xiàn)三種狀態(tài)響應(yīng)波形的觀測？如果不行用什么樣的激勵信響應(yīng)波形的觀測？如果不行用什么樣的激勵信號實現(xiàn)號實現(xiàn)2 2激勵信號的周期、電路的時間常數(shù)以及三種激勵信號的周期、電路的時間常數(shù)以及三種狀態(tài)響應(yīng)之間有什么樣的關(guān)系狀態(tài)響應(yīng)之間有什么樣的關(guān)系3 3激勵信號的周期與電路的時間常數(shù)之間滿足激勵信號的周期與電路的時間常數(shù)之間滿足什么樣的關(guān)系時可實現(xiàn)近似的積分和微分運算什么樣的關(guān)系時可實現(xiàn)近似的積分和微分運算國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教

2、 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 一一. .實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康膰夜た齐姽る娮踊A(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 1 1、掌握示波器及函數(shù)發(fā)生器的正確使用、掌握示波器及函數(shù)發(fā)生器的正確使用2 2、掌握用示波器觀測一階電路階躍響應(yīng)的方法和、掌握用示波器觀測一階電路階躍響應(yīng)的方法和時間常數(shù)的測定方法時間常數(shù)的測定方法3 3、觀測二階、觀測二階RLC電路的過阻尼和欠阻尼響應(yīng)及其電路的過阻尼和欠阻尼響應(yīng)及其狀態(tài)軌跡狀態(tài)軌跡4 4、研究、研究RC微分電路和積分電路的特性微分電路和積分電路的特性二、實驗原理二、實驗原理1. 1. 一階電路的

3、概念一階電路的概念國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 用一階微分方程描述的電路用一階微分方程描述的電路RRCL三種響應(yīng)三種響應(yīng): :零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、全響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、全響應(yīng)國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 零狀態(tài)響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng) 儲能元件的初始值為儲能元件的初始值為零，僅僅由輸入激勵引起零，僅僅由輸入激勵引起的響應(yīng)的響應(yīng) tCSutU1e 時間常數(shù)時間常數(shù): :=RC1SR+-usic+-2C(0)t u

4、c(t)tus0.632us工程上當(dāng)工程上當(dāng)t5時可以時可以看成穩(wěn)態(tài)看成穩(wěn)態(tài)uc(t)國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 零輸入響應(yīng)零輸入響應(yīng)電路在無激勵情況下，電路在無激勵情況下，由儲能元件的初始狀態(tài)由儲能元件的初始狀態(tài)引起的響應(yīng)引起的響應(yīng) tCCutu0e (0)t uc(t)tus0.368us工程上當(dāng)工程上當(dāng)t5時可以時可以看成穩(wěn)態(tài)看成穩(wěn)態(tài)uc(t)1SR+-usic+-2C國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 全響應(yīng)

5、全響應(yīng)電路在輸入激勵和儲能元電路在輸入激勵和儲能元件的初始儲能共同作用下件的初始儲能共同作用下引起的響應(yīng)引起的響應(yīng) 00tCCCCutuueu(t) uc(t)tus全響應(yīng)全響應(yīng)5101SR+-usic+- -2Cuc(t)國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 幾種響應(yīng)及其波形的實驗觀察幾種響應(yīng)及其波形的實驗觀察用周期性的方波（低電用周期性的方波（低電平設(shè)為零電壓）代替開平設(shè)為零電壓）代替開關(guān)和直流激勵關(guān)和直流激勵uc(t)us(t)US /2t-US /21SR+-usic+- -2Cuc(t)us(t)us

6、t當(dāng)取當(dāng)取 T=10零輸入零輸入零狀態(tài)零狀態(tài)國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 幾種響應(yīng)及其波形的實驗觀察幾種響應(yīng)及其波形的實驗觀察用周期性的方波（低電用周期性的方波（低電平設(shè)為零電壓）代替開平設(shè)為零電壓）代替開關(guān)和直流激勵關(guān)和直流激勵uc(t)1SR+-usic+- -2Cuc(t)us(t)ust當(dāng)取當(dāng)取 T=2全響應(yīng)全響應(yīng)國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 RC微分電路微分電路當(dāng)當(dāng) （T為方波脈沖的重復(fù)周為方波脈沖的重

7、復(fù)周期），且由期），且由R端作為響應(yīng)輸出，就構(gòu)成了一個微端作為響應(yīng)輸出，就構(gòu)成了一個微分電路。分電路。+ +- -uiR+ +- -uOCRC(T / 2 ) 國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 RC積積分電路分電路當(dāng)當(dāng) （T為方波脈沖的重復(fù)周為方波脈沖的重復(fù)周期），且由期），且由R端作為響應(yīng)輸出，就構(gòu)成了一個微端作為響應(yīng)輸出，就構(gòu)成了一個微分電路。分電路。RC(T / 2 ) + +- -uiR+ +- -uOC直流偏移直流偏移波形對稱波形對稱直流分量的疊加直流分量的疊加國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科

8、電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 t 示波器雙蹤觀測波形示波器雙蹤觀測波形國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 雙蹤觀測方式雙蹤觀測方式垂直方式垂直方式t國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 串聯(lián)串聯(lián)RLC電路模型和數(shù)學(xué)模型電路模型和數(shù)學(xué)模型uCC +_R Lus+_22dd( )ddcccsuuLCRCuu tttt國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國

9、 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 特征方程的解為：特征方程的解為：210LCpRCp其特征方程為：其特征方程為：21,2122RRpLLLC p1,2是特征方程的根，由電路的結(jié)構(gòu)和參是特征方程的根，由電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)確定，稱為電路的固有頻率。當(dāng)電路的數(shù)確定，稱為電路的固有頻率。當(dāng)電路的RLC之間的關(guān)系不同時，電路的固有頻率可能出現(xiàn)之間的關(guān)系不同時，電路的固有頻率可能出現(xiàn)三種情況：三種情況： 國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 a.a.當(dāng)當(dāng) 時，特征根是兩個不相等的負實數(shù)，時，特征根

10、是兩個不相等的負實數(shù)，響應(yīng)是非振蕩性的，稱為過阻尼情況響應(yīng)是非振蕩性的，稱為過阻尼情況b.b.當(dāng)當(dāng) 時，特征根是兩個相等的負實數(shù)，時，特征根是兩個相等的負實數(shù)，響應(yīng)處于臨界狀態(tài)，稱為臨界阻尼情況響應(yīng)處于臨界狀態(tài)，稱為臨界阻尼情況c.c.當(dāng)當(dāng) 時，特征根是兩個共軛復(fù)數(shù)，響應(yīng)時，特征根是兩個共軛復(fù)數(shù)，響應(yīng)是衰減振蕩性的，稱為欠阻尼情況是衰減振蕩性的，稱為欠阻尼情況L2CR2LRCL2CRt2221,201jj22dRRpLLLC 2RL 欠阻尼情況欠阻尼情況: :其中：其中：01LC 220d 衰減系數(shù)衰減系數(shù)諧振角頻率諧振角頻率衰減諧振角頻率衰減諧振角頻率衰減系數(shù)衰減系數(shù)和衰減諧振角頻率和衰減諧

11、振角頻率d d測試方法測試方法11ndttTn 12 (1)2ddnnftt 111lnmnmnUttU 三、實驗內(nèi)容三、實驗內(nèi)容tt國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 自選自選R、C參數(shù)，計算時間常數(shù)，參數(shù)，計算時間常數(shù)，用函數(shù)發(fā)生器輸出方波信號，用函數(shù)發(fā)生器輸出方波信號，Upp=4V。選擇合適頻率選擇合適頻率，用示，用示波器觀察響應(yīng)的波形。波器觀察響應(yīng)的波形。測出時測出時間常數(shù)間常數(shù)，繪出，繪出us(t)、uC(t)和和uR(t)的波形。的波形。只要測得只要測得：uC(t)= 0.632us時對應(yīng)的時間，

12、即為電路的時時對應(yīng)的時間，即為電路的時間常數(shù)。間常數(shù)。 RC函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器RC函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器示波器示波器tt國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 自選自選R、C參數(shù)，計算時間常數(shù)，用函數(shù)發(fā)生器參數(shù)，計算時間常數(shù)，用函數(shù)發(fā)生器輸出方波信號，輸出方波信號，Upp=4V。選擇合適頻率選擇合適頻率，用示波，用示波器觀察全響應(yīng)的波形。并在同一坐標(biāo)系下定量的器觀察全響應(yīng)的波形。并在同一坐標(biāo)系下定量的繪出繪出us(t)、uC(t) 的波形。的波形。國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家

13、 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 3. RC微分電路微分電路當(dāng)當(dāng) （T為方波脈沖的重復(fù)周為方波脈沖的重復(fù)周期），且由期），且由R端作為響應(yīng)輸出，就構(gòu)成了一個微端作為響應(yīng)輸出，就構(gòu)成了一個微分電路。分電路。+ +- -uiR+ +- -uOCRC(T / 2 ) 設(shè)定信號頻率和幅值設(shè)定信號頻率和幅值在示波器上觀察激勵在示波器上觀察激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律，與響應(yīng)的變化規(guī)律，并在同一坐標(biāo)中描繪激勵并在同一坐標(biāo)中描繪激勵與響應(yīng)的波形。與響應(yīng)的波形。 國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué) 示示 范范 中中 心心 當(dāng)當(dāng) （T為

14、方波脈沖的重復(fù)周為方波脈沖的重復(fù)周期），且由期），且由R端作為響應(yīng)輸出，就構(gòu)成了一個微端作為響應(yīng)輸出，就構(gòu)成了一個微分電路。分電路。RC(T / 2 ) + +- -uiR+ +- -uOC4. RC積分電路積分電路 設(shè)定信號頻率和幅值設(shè)定信號頻率和幅值在示波器上觀察激勵與在示波器上觀察激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律，響應(yīng)的變化規(guī)律，并在同一坐標(biāo)中描繪激勵與響并在同一坐標(biāo)中描繪激勵與響應(yīng)的波形。應(yīng)的波形。 調(diào)節(jié)信號源頻率調(diào)節(jié)信號源頻率f=500Hz5. 二階二階RLC電路的暫態(tài)響應(yīng)電路的暫態(tài)響應(yīng)（1 1）調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié)R至最大，至最大，觀測電容電壓過阻尼波形觀測電容電壓過阻尼波形（2 2）調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié)R至最小，至最小，觀測電容電壓欠阻尼波形觀測電容電壓欠阻尼波形根據(jù)該波形根據(jù)該波形測量衰減系數(shù)測量衰減系數(shù)和衰減諧振角頻率和衰減諧振角頻率d d四、實驗報告要求四、實驗報告要求2、用坐標(biāo)紙定量描繪測試波形，正確標(biāo)明相應(yīng)、用坐標(biāo)紙定量描繪測試波形，正確標(biāo)明相應(yīng)坐標(biāo)。坐標(biāo)。3、根據(jù)測量數(shù)據(jù)和波形，分析測試結(jié)果總結(jié)相、根據(jù)測量數(shù)據(jù)和波形，分析測試結(jié)果總結(jié)相關(guān)內(nèi)容。關(guān)內(nèi)容。4、回答思考題。、回答思考題。國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國家工科電工電子基礎(chǔ)教學(xué)基地國國 家家 級級 實實 驗驗 教教 學(xué)學(xué)