電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與Multisim14仿真課件：二階電路的響應(yīng)測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試1．測(cè)定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)。2.

學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。3．掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。4．進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀測(cè)波形。5．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1．裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)。2．可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

0-30V

一臺(tái)3．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

一臺(tái)4．雙蹤示波器

一臺(tái)5．?dāng)?shù)字萬(wàn)用表

一臺(tái)6．電阻、電容、電感

若干2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理1.RLC串聯(lián)二階電路2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試根據(jù)伏安關(guān)系可得：令ɑ=R/2L，

將上式變形為：

三、實(shí)驗(yàn)原理2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試其齊次解為：（1）當(dāng)

，

時(shí)，齊次方程有兩個(gè)不等實(shí)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(yīng)是非振蕩性的，稱為過(guò)阻尼情況。三、實(shí)驗(yàn)原理2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試2.RLC串聯(lián)二階電路的零輸入響應(yīng)2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試（2）當(dāng)

，

時(shí)，齊次方程有兩個(gè)相等實(shí)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(yīng)，響應(yīng)臨近振蕩，稱為臨界阻尼情況。三、實(shí)驗(yàn)原理2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試（3）當(dāng)

，

時(shí)，齊次方程有兩個(gè)共軛復(fù)根，由初始值可以得到方程：三、實(shí)驗(yàn)原理響應(yīng)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(yīng)測(cè)試（4）當(dāng)R=0時(shí)，齊次方程有兩個(gè)共軛虛根

，由初始值可以得到方程：三、實(shí)驗(yàn)原理

求解方程可確定系數(shù)A1和A2

，響應(yīng)是等幅振蕩性的，稱為無(wú)阻尼情況。等幅振蕩角頻率即為諧振角頻率

，滿足

。（5）當(dāng)R<0時(shí)，響應(yīng)是發(fā)散振蕩性的，稱為負(fù)阻尼情況。2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理3.GCL并聯(lián)二階電路分析電路如圖2-58所示，伏安關(guān)系為式2.5.17。2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理這是一個(gè)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(dāng)元件參數(shù)G、C、L取不同值時(shí)，固有頻率可分為以下四種情況：2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理4.二階電路的衰減系數(shù)

對(duì)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(yīng)波形中直接測(cè)量并計(jì)算出來(lái)。例如響應(yīng)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(duì)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(yīng)測(cè)試三、實(shí)驗(yàn)原理5.二階電路的狀態(tài)軌跡

對(duì)于圖2-56所示的電路，也可以用兩個(gè)一階方程的聯(lián)立（即狀態(tài)方程）來(lái)求解：

對(duì)于所有的不同時(shí)刻，由狀態(tài)變量在狀態(tài)平面上所確定的點(diǎn)的集合，就叫做狀態(tài)軌跡。2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試1.RLC串聯(lián)二階電路響應(yīng)仿真四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試2.GCL并聯(lián)二階電路的仿真五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.5二階電路的響應(yīng)測(cè)試1.實(shí)驗(yàn)電路如實(shí)驗(yàn)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(hào)。3.選擇R=510Ω，理論計(jì)算此時(shí)電路處于過(guò)阻尼狀態(tài)，觀察電阻電壓波形，根據(jù)歐姆定律，可知道串聯(lián)電路電流波形，根據(jù)