電路分析基礎實驗 3.2二階動態(tài)電路響應及觀測

二階動態(tài)電路響應及觀測課程：電路分析基礎實驗（電路與電子線路實驗1）呂偉鋒、盧振洲

二階動態(tài)電路響應及觀測觀測二階動態(tài)電路響應的特點和規(guī)律了解二階動態(tài)電路元件參數(shù)對響應的影響鞏固和加強電子測量儀器的使用能力一.實驗目的

二階動態(tài)電路響應及觀測二.實驗儀器序號儀器名稱型號或規(guī)格主要功能及特點1雙蹤示波器

2功率函數(shù)信號發(fā)生器

3九孔方板及元件

二階動態(tài)電路響應及觀測三.實驗原理當電路中含有兩個獨立的儲能元件時就構(gòu)成二階動態(tài)電路。圖3.2.1所示為二階RLC串聯(lián)電路。圖3.2.1

二階RLC串聯(lián)電路

二階動態(tài)電路響應及觀測三.實驗原理以零輸入響應為例，此時電路方程為特征根：衰減系數(shù)：諧振角頻率：s1、s2決定了零輸入響應的形式。根據(jù)R、L、C元件參數(shù)的不同，電路可能會出現(xiàn)過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼三種情況。

二階動態(tài)電路響應及觀測三.實驗原理1.過阻尼當

，即

時為過阻尼情況，這時s1、s2為兩不相等的負實根，其解形式為

。此時電路響應是非振蕩衰減的。2.臨界阻尼當

，即

時為臨界阻尼情況，這時s1=s2=-α為相等負實根，其解形式為

。

此時電路響應也是非振蕩衰減的，但是這種過程是振蕩和非振蕩的分界線。

二階動態(tài)電路響應及觀測三.實驗原理3.欠阻尼當

，即

時為欠阻尼情況，這時s1、s2為一對共軛復數(shù)，其解形式為

，其中

。此時的響應是衰減振蕩，如圖3.2.2所示。

圖3.2.2

二階動態(tài)電路欠阻尼振蕩波形

二階動態(tài)電路響應及觀測四.實驗內(nèi)容及步驟1.觀測三種狀態(tài)電路響應(基礎實驗）(1)按圖3.2.3所示連接電路和儀器，將圖中的vc信號送入示波器的CH1通道，vR信號送入示波器的CH2通道。圖3.2.3

實驗電路和參數(shù)

二階動態(tài)電路響應及觀測四.實驗內(nèi)容及步驟1.觀測三種狀態(tài)電路響應(基礎實驗)(2)在電路的vin處輸入VP-P=2V，f=1kHz的方波作為電路的激勵，調(diào)節(jié)電位器的阻值，使電路處于過阻尼狀態(tài)，觀測并繪制vc、vR(IL)的波形圖。(3)改變電位器的阻值，使電路處于臨界阻尼狀態(tài)，觀測并繪制vc、vR(IL)的波形圖。(4)繼續(xù)改變電位器的阻值，使電路處于欠阻尼狀態(tài)。觀測并繪制vc、vR(IL)的波形圖。

二階動態(tài)電路響應及觀測四.實驗內(nèi)容及步驟2.測振蕩角頻率

的值(基礎實驗)在欠阻尼時，從示波器上測得

的值，并將其與實際計算進行比較。3.狀態(tài)軌跡的顯示和觀測(提高要求）將示波器X-Y開關打開，觀測并記錄狀態(tài)變量vc、IL(vR)形成的軌跡。

二階動態(tài)電路響應及觀測五.實驗注意事項1.為了使瞬態(tài)過程周期性重復出現(xiàn)便于示波器觀察，可用階躍信號代替方波激勵。2.觀測vc信號的同軸電纜的兩個夾子，分別接vc輸出端和地。

二階動態(tài)電路響應及觀測六.實驗預習思考題1.預習有關二階RLC電路響應的解的形式相關理論知識。2.根據(jù)實驗電路圖，計算電路分別處于過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼時的串聯(lián)電阻。3.實驗中實際觀測的電容電壓是vc+vR,而不是電壓vc，這