二階電路的暫態(tài)和傳輸特性

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實(shí)驗(yàn) 二階電路的暫態(tài)響應(yīng)和傳輸特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?觀測RLC電路中元件參數(shù)對電路暫態(tài)的影響。2了解二階有源濾波網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)組成及電路傳輸特性；二、實(shí)驗(yàn)原理說明1. RLC電路的暫態(tài)響應(yīng)可用二階微分方程來描繪的電路稱為二階電路。RLC電路就是其中一個(gè)例子。由于RLC電路中包含有不同性質(zhì)的儲能元件，當(dāng)受到激勵(lì)后，電場儲能與磁場儲能將會相互轉(zhuǎn)換，形成振蕩。如果電路中存在著電阻，那么儲能將不斷地被電阻消耗，因而振蕩是減幅的，稱為阻尼振蕩或衰減振蕩。如果電阻較大，則儲能在初次轉(zhuǎn)移時(shí)，它的大部分就可能被電阻所消耗，不產(chǎn)生振蕩。因此，RLC電路的響應(yīng)有三種情況：欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼

2、。以RLC串聯(lián)電路為例：設(shè)為回路的諧振角頻率，為回路的衰減常數(shù)。當(dāng)階躍信號加在RLC串聯(lián)電路輸入端，其輸出電壓波形，由下列公式表示。（1），即，電路處于欠阻尼狀態(tài)，其響應(yīng)是振蕩性的。其衰減振蕩的角頻率。此時(shí)有： （t0）其中（2），即，其電路響應(yīng)處于臨近振蕩的狀態(tài)，稱為臨界阻尼狀態(tài)。 （t0）（3），即，響應(yīng)為非振蕩性的，稱為過阻尼狀態(tài)。 （t0）其中，2. 矩形信號通過RLC串聯(lián)電路由于使用示波器觀察周期性信號波形穩(wěn)定而且易于調(diào)節(jié)，因而在實(shí)驗(yàn)中我們用周期性矩形信號作為輸入信號，RLC串聯(lián)電路響應(yīng)的三種情況可用圖7-1來表示。Us0tTT/2 (a) 輸入矩形波(b) 臨界阻尼波形(c) 欠阻

3、尼波形(d) 過阻尼波形圖7-1 RLC串聯(lián)電路的暫態(tài)響應(yīng)3. 二階有源帶通濾波網(wǎng)絡(luò)如圖8-1所示。圖8-1 二階有源帶通濾波網(wǎng)絡(luò)其系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)為：帶通濾波器的幅頻特性如圖8-2所示。fp1、fp2的理論值計(jì)算公式分別為和，其中R1、C1、R2、C2分別為圖8-1中的R201、C201、R202、C202。k/2ffp1fp20Uo/Uik圖8-2 帶通濾波器的幅頻特性即在低頻端，主要由的高通特性起作用；在高頻端，則由的低通特性起作用；在中頻段，相當(dāng)于開路，相當(dāng)于短路，它們都不起作用，輸入信號Ui經(jīng)運(yùn)算放大器后送往輸出端。由此形成其帶通濾波特性。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)平臺上沒有專門的二階電路暫態(tài)響應(yīng)

4、模塊，此實(shí)驗(yàn)電路可在二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡模塊上實(shí)現(xiàn)。圖7-2為RLC串聯(lián)電路連接示意圖，圖7-3為實(shí)驗(yàn)電路圖。CLR12 21圖7-2 RLC串聯(lián)電路圖7-3 二階暫態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)電路圖實(shí)驗(yàn)步驟： 連接P701與P901； J701置于“脈沖”； 按動S701和S702按鈕,使頻率為1.2KHz，調(diào)節(jié)電位器W701使輸出幅度為2V。 將示波器接于TP902上，觀測的波形； 完成觀測要求：（1）觀測的波形RLC串聯(lián)電路中的電感L=10mH，電容C=0.1F，調(diào)節(jié)W901的阻值為100，觀察示波器上的波形的變化，并描繪其波形圖。（2）觀測RLC串聯(lián)電路振蕩、臨界、阻尼三種工作狀態(tài)下的波形，改變W901的阻

5、值由100逐步增大，觀察其波形變化的情況。a.記下臨界阻尼狀態(tài)時(shí)W901的阻值，并描繪其的波形。b.描繪過阻尼狀態(tài)下W901的阻值R=4k時(shí)的波形。1. 測量一個(gè)有源帶通濾波器的幅頻特性 連接P701與P201； J702置于“正弦波”； 調(diào)節(jié)幅度旋扭W701使信號輸出幅度為2V,將示波器接于TP201； 分別連續(xù)按下S701、S702按鈕，改變頻率值，頻率范圍為100Hz-10KHz。 把測量的數(shù)據(jù)填入表8-1中，并繪出帶通濾波器的幅頻特性曲線。表8-1 測試數(shù)據(jù)理論值 = Hz，= Hz（kHz）實(shí)測值 = Hz，= Hz（kHz）其中，、為截止頻率的理論值；、為截止頻率的實(shí)測值。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1描繪RLC串聯(lián)電路振蕩、臨界、阻尼三種狀態(tài)下的波形圖，并將各實(shí)測數(shù)據(jù)列