电路分析仿真试验参考书

本文格式为Word版，下载可任意编辑——电路分析仿真试验参考书试验一RLC电路的阶跃响应

一．试验目的

1.观测并分析RLC二阶串联电路对阶跃信号的响应波形。

2.了解电路参数RLC数值的改变会产生过阻尼、临界阻尼和欠阻尼3种响应状况。3.从欠阻尼状况的响应波形，读取振荡周期和幅值衰减系数。

二．原理及说明

1.跟一阶RC电路试验一致，我们仍用占空率为1/2的周期性矩形脉冲波输入图1-1的RLC串联电路。当这脉冲的持续时间和间隔时间很长的时候，就可认为脉冲上升沿是一个上升阶跃，而下降沿是一个下降阶跃。由于阶跃是周期性重复现的，所以在示波器上能观测到明了、稳定的响应波形。

图1-1RLC串联电路

2.三种阻尼状态的上升阶跃的响应和下降阶跃的响应如下表：表1-1上升阶跃的响应（正脉冲持续时间）过阻尼态R>2i=下降阶跃的响应（脉冲间歇时间）i=-A(eS1t?eS2t)L(S1?S2)A(eS1t?eS2t)L(S1?S2)LCuC=A?AA(S1eS2t?S2eS1t)uC=(S1eS2t?S2eS1t)(S1?S2)(S1?S2)A??tteL-αt临界阻尼态i=i=-A??tteL-αtLR=2CuC=A-A(1+αt)euC=A(1+αt)e欠阻尼态R2

L，让电路处于过阻尼状态，进行仿真，通过示波器观测电C容上电压Uc的阶跃响应波形，并记录上、下阶跃的响应曲线。5.调整可调电阻R≈2

L，让电路处于临界阻尼状态，进行仿真，通过示波器观C察电容上电压Uc的阶跃响应波形，并记录上、下阶跃的响应曲线。6.在0试验二连续时间系统的模拟

一、试验目的

1.了解基本运算器——加法器、标量乘法器、积分器的电路结构和运算功能

2.把握一阶系统的运算模拟方法，比较一阶时间系统和运算模拟系统的阶跃响应3.把握二阶系统的运算模拟方法，比较二阶时间系统与运算模拟系统的频率特性二、试验原理及说明

无论是物理系统还是非物理系统，无论是电系统还是非电系统都可以用模拟装置——基本运算器进行模拟。模拟装置可以与实际的系统完全不同，但是两者的微分方程完全一致。输入输出关系及传递函数也完全一致。因而在对实际系统进行研究时，可运用实际手段构建出该系统的模拟装置，从而观测鼓舞和系统参数变化时引起的响应变化，以便确定最正确参数值。系统的模拟就是由基本的运算单元（加法器、积分器、标量乘法器、反向器）组成的模拟装置来模拟系统的传输特性。1．三种基本运算器电路分析

a．标量乘法器，如图2—１（a）

u0??R2uiR1R2?u1?u2????u1?u2?R1b．加法器，如图2—１（b）

u0??c．积分器，如图2—１（c）

1u0??ui(?)d??RC??

2．一阶系统运算模拟如图2—２（a），它是一阶RC电路，可用以下方程描述：

tdy?t?11?y?t??x?t?dtRCRC其模拟框图如图2—２（b）（c），实际电路如图2—２（d）图2-1

3．二阶系统运算模拟

图2—３（a）是RLC串联二阶电路。它可用以下方程描述：

y???t??R1Ry??t??y?t??x??t?LLCL引入辅助函数q?t?

q???t??R1q??t??q?t??x?t?LLC

图2-2

y?t??Rq??t?L若R?10?，L?100mH，C?1?F，则可得到其模拟框图如图2—３（b），为

了得到实际的电路，将图2—3(b)改画为图2—３（c），它的实际电路如图2—３（d）。

三、试验设备

PC一台Multisim仿真软件四、试验内容

1.加法器的观测，比较输出波形与V1和V2的关系。

R4R110kΩR210kΩV11.25kHz1VV20.5Vpk5kHz0DegOPAMP_3T_VIRTUALR33.3kΩ10kΩU2

2.

标量乘法器的观测，对两个波形进行比较，得出结论。

XSC1GTABRf10kΩ5%U132R141V1500Hz1V010kΩ5%OPAMP_3T_VIRTUALR25.1kΩ5%0积分器的观测，对两个波形进行比较，得出结论。

XSC1ExtTrig+_A+_+B_C1100nFU2R110kΩV1500Hz1VR25kΩOPAMP_3T_VIRTUALR310kΩ3．

4.一阶模拟电路阶跃响应的观测，观测比较两种输出波形的周期和幅度。

XSC1R11kΩ5á1uFGTV1AB500Hz1VRf10kΩ5%R210kΩ5%V2500Hz1VOPAMP_3T_VIRTUALR35.1kΩ5%R510kΩ5?100nFR410kΩ5%OPAMP_3T_VIRTUALR75.1kΩ5%U2U15.二阶模拟电路频率特性测试。输入信号U入＝100mV，中心频率F0＝503Hz，将测试数据填入表中。F(Hz)U0(mV)

XMM1340380420460503540580620680C2100nFR210k?R3V2100mV503Hz0Deg10k?R410k?OPAMP_3T_VIRTUALR53.6k?R610k?C3100nFR810k?U2R1010k?R12100k?U3U1OPAMP_3T_VIRTUALOPAMP_3T_VIRTUALR95.1k?R71.1k?R115.1k?

五、试验报告要求

1．确凿绘制各基本运算器输出波形，标出峰‐峰值电压及周期。2．绘制一阶模拟电路阶跃响应波形。标出峰‐峰值电压及周期。

3．绘制二阶模拟电路频率特性，与二阶RLC串联谐振电路频率特性的计算值进行比较。根据表1测量的数据，在坐标纸上定量画出该二阶模拟系统的幅频特性图六、回复思考题

1．导出图2—１（a）（b）（c）的运