電路分析仿真試驗(yàn)參考書

本文格式為Word版，下載可任意編輯——電路分析仿真試驗(yàn)參考書試驗(yàn)一RLC電路的階躍響應(yīng)

一．試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.觀測(cè)并分析RLC二階串聯(lián)電路對(duì)階躍信號(hào)的響應(yīng)波形。

2.了解電路參數(shù)RLC數(shù)值的改變會(huì)產(chǎn)生過(guò)阻尼、臨界阻尼和欠阻尼3種響應(yīng)狀況。3.從欠阻尼狀況的響應(yīng)波形，讀取振蕩周期和幅值衰減系數(shù)。

二．原理及說(shuō)明

1.跟一階RC電路試驗(yàn)一致，我們?nèi)杂谜伎章蕿?/2的周期性矩形脈沖波輸入圖1-1的RLC串聯(lián)電路。當(dāng)這脈沖的持續(xù)時(shí)間和間隔時(shí)間很長(zhǎng)的時(shí)候，就可認(rèn)為脈沖上升沿是一個(gè)上升階躍，而下降沿是一個(gè)下降階躍。由于階躍是周期性重復(fù)現(xiàn)的，所以在示波器上能觀測(cè)到明了、穩(wěn)定的響應(yīng)波形。

圖1-1RLC串聯(lián)電路

2.三種阻尼狀態(tài)的上升階躍的響應(yīng)和下降階躍的響應(yīng)如下表：表1-1上升階躍的響應(yīng)（正脈沖持續(xù)時(shí)間）過(guò)阻尼態(tài)R>2i=下降階躍的響應(yīng)（脈沖間歇時(shí)間）i=-A(eS1t?eS2t)L(S1?S2)A(eS1t?eS2t)L(S1?S2)LCuC=A?AA(S1eS2t?S2eS1t)uC=(S1eS2t?S2eS1t)(S1?S2)(S1?S2)A??tteL-αt臨界阻尼態(tài)i=i=-A??tteL-αtLR=2CuC=A-A(1+αt)euC=A(1+αt)e欠阻尼態(tài)R2

L，讓電路處于過(guò)阻尼狀態(tài)，進(jìn)行仿真，通過(guò)示波器觀測(cè)電C容上電壓Uc的階躍響應(yīng)波形，并記錄上、下階躍的響應(yīng)曲線。5.調(diào)整可調(diào)電阻R≈2

L，讓電路處于臨界阻尼狀態(tài)，進(jìn)行仿真，通過(guò)示波器觀C察電容上電壓Uc的階躍響應(yīng)波形，并記錄上、下階躍的響應(yīng)曲線。6.在0試驗(yàn)二連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.了解基本運(yùn)算器——加法器、標(biāo)量乘法器、積分器的電路結(jié)構(gòu)和運(yùn)算功能

2.把握一階系統(tǒng)的運(yùn)算模擬方法，比較一階時(shí)間系統(tǒng)和運(yùn)算模擬系統(tǒng)的階躍響應(yīng)3.把握二階系統(tǒng)的運(yùn)算模擬方法，比較二階時(shí)間系統(tǒng)與運(yùn)算模擬系統(tǒng)的頻率特性二、試驗(yàn)原理及說(shuō)明

無(wú)論是物理系統(tǒng)還是非物理系統(tǒng)，無(wú)論是電系統(tǒng)還是非電系統(tǒng)都可以用模擬裝置——基本運(yùn)算器進(jìn)行模擬。模擬裝置可以與實(shí)際的系統(tǒng)完全不同，但是兩者的微分方程完全一致。輸入輸出關(guān)系及傳遞函數(shù)也完全一致。因而在對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行研究時(shí)，可運(yùn)用實(shí)際手段構(gòu)建出該系統(tǒng)的模擬裝置，從而觀測(cè)鼓舞和系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)引起的響應(yīng)變化，以便確定最正確參數(shù)值。系統(tǒng)的模擬就是由基本的運(yùn)算單元（加法器、積分器、標(biāo)量乘法器、反向器）組成的模擬裝置來(lái)模擬系統(tǒng)的傳輸特性。1．三種基本運(yùn)算器電路分析

a．標(biāo)量乘法器，如圖2—１（a）

u0??R2uiR1R2?u1?u2????u1?u2?R1b．加法器，如圖2—１（b）

u0??c．積分器，如圖2—１（c）

1u0??ui(?)d??RC??

2．一階系統(tǒng)運(yùn)算模擬如圖2—２（a），它是一階RC電路，可用以下方程描述：

tdy?t?11?y?t??x?t?dtRCRC其模擬框圖如圖2—２（b）（c），實(shí)際電路如圖2—２（d）圖2-1

3．二階系統(tǒng)運(yùn)算模擬

圖2—３（a）是RLC串聯(lián)二階電路。它可用以下方程描述：

y???t??R1Ry??t??y?t??x??t?LLCL引入輔助函數(shù)q?t?

q???t??R1q??t??q?t??x?t?LLC

圖2-2

y?t??Rq??t?L若R?10?，L?100mH，C?1?F，則可得到其模擬框圖如圖2—３（b），為

了得到實(shí)際的電路，將圖2—3(b)改畫為圖2—３（c），它的實(shí)際電路如圖2—３（d）。

三、試驗(yàn)設(shè)備

PC一臺(tái)Multisim仿真軟件四、試驗(yàn)內(nèi)容

1.加法器的觀測(cè)，比較輸出波形與V1和V2的關(guān)系。

R4R110kΩR210kΩV11.25kHz1VV20.5Vpk5kHz0DegOPAMP_3T_VIRTUALR33.3kΩ10kΩU2

2.

標(biāo)量乘法器的觀測(cè)，對(duì)兩個(gè)波形進(jìn)行比較，得出結(jié)論。

XSC1GTABRf10kΩ5%U132R141V1500Hz1V010kΩ5%OPAMP_3T_VIRTUALR25.1kΩ5%0積分器的觀測(cè)，對(duì)兩個(gè)波形進(jìn)行比較，得出結(jié)論。

XSC1ExtTrig+_A+_+B_C1100nFU2R110kΩV1500Hz1VR25kΩOPAMP_3T_VIRTUALR310kΩ3．

4.一階模擬電路階躍響應(yīng)的觀測(cè)，觀測(cè)比較兩種輸出波形的周期和幅度。

XSC1R11kΩ5á1uFGTV1AB500Hz1VRf10kΩ5%R210kΩ5%V2500Hz1VOPAMP_3T_VIRTUALR35.1kΩ5%R510kΩ5?100nFR410kΩ5%OPAMP_3T_VIRTUALR75.1kΩ5%U2U15.二階模擬電路頻率特性測(cè)試。輸入信號(hào)U入＝100mV，中心頻率F0＝503Hz，將測(cè)試數(shù)據(jù)填入表中。F(Hz)U0(mV)

XMM1340380420460503540580620680C2100nFR210k?R3V2100mV503Hz0Deg10k?R410k?OPAMP_3T_VIRTUALR53.6k?R610k?C3100nFR810k?U2R1010k?R12100k?U3U1OPAMP_3T_VIRTUALOPAMP_3T_VIRTUALR95.1k?R71.1k?R115.1k?

五、試驗(yàn)報(bào)告要求

1．確鑿繪制各基本運(yùn)算器輸出波形，標(biāo)出峰‐峰值電壓及周期。2．繪制一階模擬電路階躍響應(yīng)波形。標(biāo)出峰‐峰值電壓及周期。

3．繪制二階模擬電路頻率特性，與二階RLC串聯(lián)諧振電路頻率特性的計(jì)算值進(jìn)行比較。根據(jù)表1測(cè)量的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上定量畫出該二階模擬系統(tǒng)的幅頻特性圖六、回復(fù)思考題

1．導(dǎo)出圖2—１（a）（b）（c）的運(yùn)