动态电路实验报告

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1、实验报告实验课程：电路实验(2)实验名称：动态电路专业班级：学生姓名：同组人：指导教师：实验时间：成绩：电工实验中心实验目的1、熟练掌握SS-7802A示波器和DDS函数信号发生器的使用，并测绘图形。2、测定RC一阶电路的零输入响应，零状态响应及全响应。3、学习电路时间常数的测定方法。4、掌握有关微分电路和积分电路的概念5、测试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。6、观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。二、实验原理1、RC一阶电路动态网络的过渡过程是十分短暂的单次

2、变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关参数，就必须使这次单次变化的过程重复出现。为此，我们利用电信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同。图1-1(b)所示的RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定电路的时间常数τ时间常数τ的测定方法：用示波器测量零输入响应的波

3、形如图1—1（a）所示根据一阶微分方程的求解得知Uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ。当t=τ时Uc（τ）=0.368Um。此时所对应的时间就等于τ亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得，如图1-1（c）所示（a）零输入响应（b）RC一阶电路（c）零状态响应图1-1微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有特定的要求，一个简单的RC串联电路，在放行序列脉冲的重复激励下，当满足τ时且由R两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。因此此时电路的输出信号电压与输入信号的微分成正

4、比，如图1-2（a）所示。利用微分方程可以将方波转变成尖脉冲。(a)微分电路(b)积分电路图1-2若将图1-2（a）的R与C位置调换一下，如图1-2（b）所示，由C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足τ=RC>>T/2,则该RC电路称积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，应在实验过程仔细观察与记录。2、GCL二阶电路　一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频

5、率。当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。简单而典型的二阶电路是一个RLC串联电路和GCL并联电路，这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对GCL并联电路进行研究。为了得到电路的二阶微分方程，列出KCL方程代入电容，电阻和电感的VCR方程得到微分方程这是一个常系数非齐次线性二阶微分方程。其特征方程为由此求解得到特征根当电路元件参数G,L,C的量值不同时，特征根可能出现以下三种情况：1）时，s1,s2为两个不相等的

6、实根。2）时，s1,s2为两个相等的实根。3）时，s1,s2为共轭复数根。当两个特征根为不相等的实数根时，称电路是过阻尼的；当两个特征根为相等的实数根时，称电路是临界阻尼的；当两个特征根为共轭复数根时，称电路是欠阻尼的。三、实验器材1、RC一阶电路序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪示波器13一阶、二阶实验电路板DGJ—032、GCL二阶电路序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器1DG032双踪示波器1自备3动态实验电路板1DG07四、实验内容和步骤1、双踪示波器和信号发生器认真学习并掌握函数信号发生器与双踪示波器的构造

7、及使用方法，熟练操作这两种仪器。同时，对动态电路实验板有一个整体性的认识，了解如何利用回路法迅速连接实验设计电路。2、RC一阶电路认清实验电路板上R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。1）微分电路。（1）从电路板上选R＝10KΩ，C＝3300pF组成如图9-1(b)所示的RC充放电电路。ui为脉冲信号发生器输出的Um＝3V、f＝1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源ui和响应uC的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数τ，并用方格纸按1:1的比

8、例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象（2）令R＝10KΩ，C＝0.01μF，观察并描绘响应的波形，继续增大C之值，定性地观察对响应的影响。2）积分电路