二阶电路动态响应实验报告范文

1、二阶电路动态响应实验报告 实验二 二阶电路得动态响应 一、实验目得: 1. 学习用实验得方法来研究二阶动态电路得响应。 2. 研究电路元件参数对二阶电路动态响应得影响。 3. 研究欠阻尼时,元件参数对α与固有频率得影响。 4. 研究 rc 串联电路所对应得二阶微分方程得解与元件参数得关系。 二、实验原理: 图 6、1 r串联二阶电路 用二阶微分方程描述得动态电路称为二阶电路。图 6、1 所示得线性 rlc 串联电路就是一个典型得二阶电路。可以用下述二阶线性常系数微分方程来描述: (1) 初始值为 求解该微分方程，可以得到电容上得电压 (t）。 再根据: 可求得 c ( ),即回路电

2、流 i l ( )。 式(6-）得特征方程为: 特征值为: (2) )数系尼阻(数系减衰:义定自由振荡角频率(固有频率） 由式-2 可知， l 串联电路得响应类型与元件参数有关。 1 零输入响应 动态电路在没有外施激励时,由动态元件得初始储能引起得响应,称为零输入响应。 电路如图 6、2 所示,设电容已经充电,其电压为 u 0 ,电感得初始电流为。 (1) ， 响应就是非振荡性得,称为过阻尼情况。 电路响应为： 响应曲线如图 6、所示。可以瞧出：u c (t)由两个单调下降得指数函数组成,为非振荡得过渡过程。整个放电过程中电流为正值, 且当时，电流有极大值。 (2) , 响应临界振荡,称为临界

3、阻尼情况 。 电路响应为 t≥ 响应曲线如图 6、4 所示。 图、4 二阶电路得临界阻尼过程 （3) ,响应就是振荡性得,称为欠阻尼情况。 电路响应为 ≥0 其中衰减振荡角频率 , 响应曲线如图 6、5 所示。 u 0 图 6、5 二阶电路得欠阻尼过程 图 6、6 二阶电路得无阻尼过程 (4)当=时,响应就是等幅振荡性得,称为无阻尼情况。 电路响应为 响应曲线如图、6 所示。理想情况下,电压、电流就是一组相位互差0 度得曲线,由于无能耗,所以为等幅振荡。等幅振荡角频率即为自由振荡角频率, 注：在无源网络中,由于有导线、电感得直流电阻与电容器得介质损耗存在,r 不可能为零,故实验中不

4、可能出现等幅振荡。 2 零状态响应 动态电路得初始储能为零,由外施激励引起得电路响应,称为零输入响应。 根据方程1,电路零状态响应得表达式为： 与零输入响应相类似，电压、电流得变化规律取决于电路结构、电路参数,可以分为过阻尼、欠阻尼、临界阻尼等三种充电过程。 3.状态轨迹 对于图 6、1 所示电路,也可以用两个一阶方程得联立(即状态方程)来求解: 初始值为 其中,与为状态变量,对于所有 t≥得不同时刻，由状态变量在状态平面上所确定得点得集合,就叫做状态轨迹。 三、实验设备与器件 1. 低频信号发生器 2. 交流毫伏表 3. 双踪示波器 4. 万用表 5. 可变电阻 6. 电阻、电感、电容 (电阻 100ω，电感 10mh、mh， 电容 47nf)，可变电阻(680ω）。 四、实验内容(mlii仿真） 1. 按图 6、所示电路接线(r 1 00ω =m c47nf)