電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 3.2二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)課程：電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（電路與電子線路實(shí)驗(yàn)1）呂偉鋒、盧振洲

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)觀測(cè)二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)的特點(diǎn)和規(guī)律了解二階動(dòng)態(tài)電路元件參數(shù)對(duì)響應(yīng)的影響鞏固和加強(qiáng)電子測(cè)量?jī)x器的使用能力一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)二.實(shí)驗(yàn)儀器序號(hào)儀器名稱型號(hào)或規(guī)格主要功能及特點(diǎn)1雙蹤示波器

2功率函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

3九孔方板及元件

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)三.實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)電路中含有兩個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)能元件時(shí)就構(gòu)成二階動(dòng)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(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)三.實(shí)驗(yàn)原理以零輸入響應(yīng)為例，此時(shí)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(yīng)的形式。根據(jù)R、L、C元件參數(shù)的不同，電路可能會(huì)出現(xiàn)過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼三種情況。

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)三.實(shí)驗(yàn)原理1.過阻尼當(dāng)

，即

時(shí)為過阻尼情況，這時(shí)s1、s2為兩不相等的負(fù)實(shí)根，其解形式為

。此時(shí)電路響應(yīng)是非振蕩衰減的。2.臨界阻尼當(dāng)

，即

時(shí)為臨界阻尼情況，這時(shí)s1=s2=-α為相等負(fù)實(shí)根，其解形式為

。

此時(shí)電路響應(yīng)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(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)三.實(shí)驗(yàn)原理3.欠阻尼當(dāng)

，即

時(shí)為欠阻尼情況，這時(shí)s1、s2為一對(duì)共軛復(fù)數(shù)，其解形式為

，其中

。此時(shí)的響應(yīng)是衰減振蕩，如圖3.2.2所示。

圖3.2.2

二階動(dòng)態(tài)電路欠阻尼振蕩波形

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.觀測(cè)三種狀態(tài)電路響應(yīng)(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)）(1)按圖3.2.3所示連接電路和儀器，將圖中的vc信號(hào)送入示波器的CH1通道，vR信號(hào)送入示波器的CH2通道。圖3.2.3

實(shí)驗(yàn)電路和參數(shù)

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.觀測(cè)三種狀態(tài)電路響應(yīng)(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn))(2)在電路的vin處輸入VP-P=2V，f=1kHz的方波作為電路的激勵(lì)，調(diào)節(jié)電位器的阻值，使電路處于過阻尼狀態(tài)，觀測(cè)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(cè)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(cè)并繪制vc、vR(IL)的波形圖。

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟2.測(cè)振蕩角頻率

的值(基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn))在欠阻尼時(shí)，從示波器上測(cè)得

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

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)五.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.為了使瞬態(tài)過程周期性重復(fù)出現(xiàn)便于示波器觀察，可用階躍信號(hào)代替方波激勵(lì)。2.觀測(cè)vc信號(hào)的同軸電纜的兩個(gè)夾子，分別接vc輸出端和地。

二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)及觀測(cè)六.實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)思考題1.預(yù)習(xí)有關(guān)二階RLC電路響應(yīng)的解的形式相關(guān)理論知識(shí)。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖，計(jì)算電路分別處于過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼時(shí)的串聯(lián)電阻。3.實(shí)驗(yàn)中實(shí)際觀測(cè)的電容電壓是vc+vR,而不是電壓vc，這