二階電路的響應(yīng).ppt

1、二階電路的響應(yīng),實驗?zāi)康?實驗原理 實驗儀器 實驗步驟 實驗報告要求 實驗現(xiàn)象 實驗結(jié)果分析 實驗相關(guān)知識,實驗?zāi)康?觀察二階網(wǎng)絡(luò)在過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種情況下響應(yīng)波形。 研究二階網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與響應(yīng)的關(guān)系。 進一步掌握示波器的使用。,實驗原理,凡是可用二階微分方程描述的電路稱為二階電路。,圖5.6.1中所示為RLC串聯(lián)電路，它可用下述線性二階常微分方程描述： 初始值為： 求解微分方程，得到 ，再依據(jù) 求得,RLC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)都與 微分方程的系數(shù)有關(guān)，即與元件參數(shù)有關(guān)。 定義衰減系數(shù)（阻尼系數(shù)） ，諧振角頻 率： 方程寫為： 特征方程為： 特征根： 根據(jù)特征根形式的不同，響

2、應(yīng)分為阻尼、臨界 阻尼、欠阻尼三種情況。,當 ， （1）當 時，S1，S2均為不同的實根,u(t) 響應(yīng)是非振蕩性，稱為過阻尼。,（2）當 時，S1，S2為兩個相等的負 實根，,電容電壓,電感電流,電感電壓,（3）當 時，S1，S2為一對共軛復(fù) 數(shù)根，,電容電壓,電感電流,電感電壓,響應(yīng)是振幅指數(shù)衰減的振蕩，稱為欠阻尼振蕩 情況。特征根的實部決定衰減的快慢；虛部決定振 蕩的快慢。,實驗儀器,數(shù)字示波器 1臺 功率函數(shù)發(fā)生器1臺 可調(diào)電阻箱1只 可調(diào)電容箱1只 電感線圈1只 交流毫伏表1只,數(shù)字示波器,功率函數(shù)發(fā)生器,可調(diào)電阻箱,可調(diào)電容箱,電感線圈,交流毫伏表,實驗步驟,（a） ，計算 R 的

3、值，使暫態(tài) 過程分別為、臨界阻尼、欠阻尼，調(diào)節(jié)可變電阻箱 觀察臨界電阻理論值與實際值的差異。 （b）用功率函數(shù)信號發(fā)生器DF1631的功率輸出 檔輸出8V的方波，取合適的方波頻率，使衰減振 蕩有足夠的時間減小到零。畫出過阻尼、臨界阻尼 、欠阻尼的電容電壓和電流波形，示波器是通過觀,觀察電阻的電壓來間接觀察電流波形的。 (c)利用臨界阻尼響應(yīng)的特點，測出 。 從欠阻尼振蕩的波形，計算以下兩個參數(shù)。 改變C，使 ，重復(fù)進行步驟 1的過程； 改變方波發(fā)生器頻率，觀察當方波周期過短，過 渡過程不能完成時的波形。,實驗報告要求,畫出過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼的電容電壓和電流波形。 從欠阻尼振蕩的波形，計算

4、以下兩個參數(shù)。,實驗現(xiàn)象,實驗結(jié)果分析,當 時，響應(yīng)為過阻尼響應(yīng)。 當 時，響應(yīng)為臨界阻尼響應(yīng)。 當 時，響應(yīng)為欠阻尼響應(yīng)。 當 時，響應(yīng)為無阻尼響應(yīng)。,實驗相關(guān)知識,預(yù)習要求 相關(guān)知識點 注意事項,預(yù)習要求,預(yù)習二階網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)的四種類型：過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼、無阻尼。 二階網(wǎng)絡(luò)參數(shù)于四種響應(yīng)的關(guān)系。,相關(guān)知識點,二階電路的零輸入響應(yīng) 二階電路的零狀態(tài)響應(yīng),注意事項,用功率函數(shù)信號發(fā)生器DF1631的功率輸出檔輸出8V的方波，取合適的方波頻率，使衰減振蕩有足夠的時間減小到零。 “共地”：示波器的“地”與信號源的“地”應(yīng)接在同一點。,實驗標準報告,一、實驗?zāi)康?觀察二階網(wǎng)絡(luò)在過阻尼、臨界阻尼

5、和欠阻尼三種情況下響應(yīng)波形； 研究二階網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與響應(yīng)的關(guān)系； 進一步掌握示波器的使用。,二、實驗內(nèi)容 改變電阻觀察二階網(wǎng)絡(luò)在過阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種情況下響應(yīng)波形。 三、實驗儀器 電感線圈0.01H 1只 可調(diào)電容箱1只 可調(diào)電阻箱1只 功率函數(shù)信號發(fā)生器DF16311臺 示波器TDS2101臺,四、實驗用詳細電路 圖5.6.1 RLC串聯(lián)電路,圖5.6.1 RLC串聯(lián)電路,五、實驗原理、計算公式 1圖5.6.1中所示為RLC串聯(lián)電路，它可用下述線性二階常微分方程描述： 初始值為： 求解微分方程，得到 ，再依據(jù) 求得,2. RLC串聯(lián)電路的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)都與微分方程的系數(shù)有關(guān)，即與

6、元件參數(shù)有關(guān)。 定義衰減系數(shù)（阻尼系數(shù)） ，諧振角頻率 方程寫為： 特征方程為： 特征根： 根據(jù)特征根形式的不同，響應(yīng)分為阻尼、臨界阻 尼、欠阻尼三種情況。,六、實驗數(shù)據(jù)記錄 兩階電路瞬態(tài)波形的觀測方法： 取電容當,當,過渡過程在一毫秒已經(jīng)基本完成，暫態(tài)過程轉(zhuǎn)瞬即 逝，而且合上開關(guān)動作時間與此時間常數(shù)相比過于 接近，存儲示波器也難于捕捉。因此，要想在普通 示波器上觀察到穩(wěn)定的暫態(tài)波形，必須使這個波形 成為重復(fù)的周期波形。 以方波信號代替直流加入電路，在示波器上可 以觀察到圖5.6.5的電容電壓波形，在方波的正半周 (0t1)，電壓源輸入為+8V， 的初始狀態(tài)為8V， 為全響應(yīng)，經(jīng)過一段時間的衰減振蕩后， 保,持