第二章电路实验-实验6new

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1、2.6实验六二阶电路的时域响应一、实验目的（1）研究二阶电路在过阻尼、临界阻尼和欠阻尼情况下的相应波形；（2）研究二阶电路元件参数与相应的关系；（3）进一步熟悉示波器的使用方法。二、实验仪器名称型号规格数量九孔方板297*300mm1块P8-I双头导线1m6条P8-I双头导线0.2m6条连接件短接片6个BNC转换头3个电阻51kΩ1个电容3900pF1个元件盒电容0.047μF1个电感5mH1个可变电阻箱ZX36（0～9999Ω/0.25W）1个双踪示波器V2521台函数信号发生器EE14111台三、实验原理1、二阶电路凡是可以用凡是可用二阶微分方程描述的电路称为二阶电路。图2.6.1RLC

2、串联电路图2.6.1中的二阶电路可用以下微分方程描述：2duduCCLCRCuu2CSdtdt2、二阶电路响应方程的特征根方程为：2LCpRCp10解出特征根为：2RR1p12L2LLC2RR1p22L2LLC令u0UC0L（1）R2，非振荡过程C在这种情况下，特征根p和p是两个不等的负实数，电容上的电压为12uU0p1tp2tpepe（零输入情况）C21pp21图2.6.2零输入下，非振荡放电过程的相应曲线u11pep1tpep2tkt（零状态情况）C21pp21L（2）R

3、2，振荡过程C在这种情况下，特征根p和p是一对共轭复数。若令：122R21R；2LLC2L0221，tan，则有0jjpe，pe1010这样，有：uU0pep1tpep2tC21pp21U0tesint（零输入情况）图2.6.3零输入下，振荡放电过程的响应曲线U0tu1esintkt（零状态情况）CL（3）R2，临界情况C在这种情况下，特征根方程具有重根Rpp122L微分方程的通解为tuAAeC12根据初始条件可得：A1U0A

4、U20故tuU1te（零输入情况）C0tu11tekt（零状态情况）C图2.6.4零输入下，临介阻尼过程的响应曲线这种过程是振荡与非振荡的分界线，所以称为临界非振荡过程。图2.6.5二阶电路零状态响应情况曲线四、任务与步骤步骤1：观察二阶电路的时域响应打开函数信号发生器，输出信号的波形设置为方波、频率设为1.0kHz、幅度设为2.0Vp-p。按图2.6.6接线，L5mH，分别取以下三组不同的R、C值，观察并记下u波形、周期C和峰峰值；①R0，C3900pF②R0，C0.047μF③R51k，C3900pF图2.6.6步骤1接线图步

5、骤2：测量临界阻值将图2.6.6中的R用电阻箱代替，C3900pF，从0开始逐渐增大电阻箱的电阻值，观察u的变化。当波形刚好不产生振荡时，记下此时电阻箱的电阻值，验证产生振荡的条C件是LR2C五、预测与仿真在零状态下，取R51k，C3900pF，u2sint，f1000Hz，截得电路S原理图如2.6.7所示。：图2.6.7截得的电路图软件截图如图2.6.8所示。图2.6.8软件截图?C的波形如图2.6.9所示。图2.6.9u的波形C六、预习（1）复习二阶电路相关内容（2）二阶电路产生振荡的条件是什么？振荡波形如何？u与电路参数R、L、C有C何关系？七、实验报告要求（1）在方格

6、纸上整理记录的波形，注明纵、横坐标代表的物理量及单位，标明各曲线的名称，及每组曲线对应的RLC参数。自拟表格，记录实验数据。（2）对所测的二阶电路波形进行分析，分析C对振荡频率的影响。八、思考与体会（1）当R、L、C电路处于过阻尼情况下，若再增加电阻R，对过渡过程有何影响？在欠阻尼情况下，再减少R，过渡过程又有何影响？在什么情况下电路达到稳态的时间最短？（2）如果实验室没有提供信号发生器，而提供了直流稳压电源和单刀双掷开关，能否观察到相应波形？（3）实验心得与体会。