二阶电路的仿真与实验

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1、实验11二阶电路的仿真与实验1进一步学习创建、编辑EWB电路。观察、分析二阶电路响应的三种过渡过程曲线及其特点，以加深对二阶电路响应的认识和理解。观测二阶动态电路的零状态响应和零输入响应，了解电路元件参数对响应的影响。学习衰减振荡频率和衰减系数的测量进一步熟悉使用信号发生器、示波器。实验目的2实验原理与说明1、RLC串联电路，无论是零输入响应，或是零状态响应，电路过渡过程的性质，完全由特征方程决定，其特征根：其中:称为衰减系数，称为谐振频率称为衰减振荡频率电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。电路过渡过

2、程的性质为临界阻尼的非振荡过程。电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。等幅振荡32、衰减系数和衰减振荡频率的测量如图零输入响应:tuct1t2由于:而峰值时故：,得所以:-U1m-U2m4仿真示例创建如图11-2所示的仿真实验电路。信号发生器设置为方波如图11-3。观察RLC串联电路,、的零输入响应、零状态响应。5电阻设置如图：仿真示例按R键可按1%减小电阻，按shift+R键可按1%增加电阻6仿真示例增加R到84%左右，调节示波器参数，观察过阻尼时us(t).uc(t)波形。如图10-4所示。方法：打开

3、开关，按“暂停”按钮。7仿真示例减小R到64%左右，调节示波器参数，观察临界阻尼时us(t).uc(t)波形。如图10-5所示。方法：打开开关，按“暂停”按钮。8仿真示例减小R到16%左右，调节示波器参数，观察欠阻尼时us(t).uc(t)波形。如图10-6所示。方法：打开开关，按“暂停”按钮。9仿真示例改变R设置，如图：调节示波器参数，观察无阻尼时us(t).uc(t)波形。如图10-7所示。10仿真示例测量欠阻尼时Td及α：回到欠阻尼时电路，改变示波器时间轴，移动示波器上的游标。红色游标对准图中第一个

4、负峰值，蓝色游标图中第二个负峰。可得：Td=t2-t1=215.4us;U1m=4.45V,U2m=0.98V;再由公式计算α11实验内容：观察并纪录RLC串联电路,、的零输入响应、零状态响应。实验线路原理图如图11-8所示。仿真：选取f=5kHz左右,C=2200PF,5600PF,0.01uF,L=10mH,R=10K周期方波发生器实验：选取f=1kHz左右,主要是为了很好地观察波形。C=2200PF,5600PF,0.01uF,L=10mH,R=10K12实验内容：在欠阻尼情况下，选取R，改变L

5、或C的值观察的变化趋势。如衰减快慢、振荡幅度、振荡频率等。记下参数和波形图。电路参数实验次数元件参数uC测量值uC理论值R(k)LCTd(us)U1m(v)U2m(v)drad/sdrad/sorad/s110mH0.01uF210mH5600PF310mH5600PF410mH2200PF510mH2200PF注：1、R取R//4以下，因电阻越小振荡越强烈，用示波器越容易观察记录。2、本表只用于仿真电路。13实验步骤与方法：方波信号发生器产生5kHz的信号电压。电压幅值5V，直流电平（偏移量o

6、ffset）5V。示波器设置为DC耦合。改变R的数值，使电路分别处于过阻尼、临界阻尼、欠阻尼，观察并描绘出和的波形。在欠阻尼情况下继续改变R，观察波形中R对衰减系数的影响。在欠阻尼情况下改变C，观察波形中C对衰减振荡频率的影响。按记录表中要求R分别为：R=R//4，R=R//4，R=R//5，R=R//5，R=R//7左右。观察波形，并作记录。14实验步骤与方法1、R的取值例:L=10mH,C=5600PF,取R=R//515实验步骤与方法2、计算及,以仿真示例中欠阻尼过程为例如图:理论计算:16实验步骤

7、与方法2、计算及,以仿真示例中欠阻尼为例如图:测量结果:Td=t2-t1=215.4usU1m=4.45V,U2m=0.98V;17实验步骤与方法仿照仿真示例的方法，对实验内容进行仿真。保存仿真电路和仿真结果。按仿真的电路和参数进行实验，在示波器上观察实验内容的波形。并得出定性结论（不计算衰减系数及衰减振荡频率）18实验报告要求画出实验电路，说明实验步骤。绘出仿真和实验的波形，并加以比较。根据实验观测结果，归纳、总结电路元件参数对响应的影响。误差分析。心得体会及其他。19