一阶电路响应仿真

长江大学龙从玉1四、一阶电路的响应仿真1、实验目的2、电路原理与测量方法一阶电路：仅含一个储能元件，且由一阶微分方程描述的线性电路，称为线性一阶电路。求解一阶电路的三要素：1）初始值；2）稳态值

；3）时间常数τ。1.1、测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应;1.2、学习建立EWB（或Proteus）的仿真测试电路，学习虚拟仪器的使用，了解动态图表分析方法；1.3、学习测量一阶电路时间常数与全响应电压的方法，掌握典型微分电路和积分电路；*1.4、熟悉信号发生器调整与数字示波器常用测量法的使用。长江大学龙从玉2①uc=0.632us确定τ的交点。uc=0.368usuc设激励电压us=u则电容上的响应电压:2.2、一阶电路的零输入、零状态响应及时间常数的测量

方波激励的RC一阶电路（如图-1a）的零输入响应、零状态响应。分别按指数规律衰减（增长），

其变化的快慢决于电路的时间常数。在（τ

<<T/2）时，uSRC图-1一阶电路a方波Us:10V1khz

一阶电路的响应波形如图-1b。时间常数τ=RC，测量方法如图-1b：us图-

1一阶电路的响应btu0零状态响应零输入响应②由交点时间座标确定τ值!ττ长江大学龙从玉3当τ>T/2，

uc响应输出为

全响应，初始电压uco

。

测量响应初始电压uoc与三角波电压ucpp

。2.4、微分电路2.3、积分电路uc(当τ<<T/2，且uR作为响应输出)ucoucppuS图-2积分电路图CRt

u0uCuS方波Us:4V1khztuuS0CR图-3微分电路图uS方波Us:4V1khzuRuR(i)因UR与ui同相位，所以用取样电阻的电压代表电流波形相位。长江大学龙从玉43、一阶电路的响应仿真电路仿真软件版本：EWB5.12.3.1、创建一阶电路响应的EWB仿真电路步骤1）根据要求建立RC一阶电路响应的EWB测试电路，调用相应虚拟信号源与示波器，接入测试电路。2）在EWB中调整虚拟信号源输出方波信号；用虚拟示波器光标法测量一阶电路的输入与输出信号电压。测量零输入与零状态响应的时间常数τ。3）用EWB的图表分析法测量一阶电路响应的上述各参数：①打开EWB的分析菜单：调用电路Transient动态分析可直接测量计算一阶电路的时间常数与输出电压值。②使用Proteus的图表分析菜单：建立电路模拟分析图表，同样可计算一阶电路的时间常数τ与输出电压值。2023/6/29长江大学龙从玉5EWB主菜单工具菜单元件与仪器菜单电源基本指示仪器启动停止开关暂停恢复按键★EWB使用简介长江大学龙从玉63.2、创建一阶电路EWB电路示范（观察响应波形，测量时间常数）1）从基本元件库取电容与电阻，再分别(对元件双击左键)在对话框中修改元件参数为：C=0.1uf，电阻R=1K；2

）从仪器库调用信号发生器，使输出f=0.5KHz.us=10V激励方波信号：3

）从仪器库调用示波器，对示波器双击左键，用YA测量us；用YB测量uc，用DC耦合输入。设Y轴基准2V/格、X轴基准0.2mS/格。YA电压基准垂直调节YBX轴时间基准水平调节示波器信号源波形选择频率电压游标1游标1测量值游标2游标2-1时间增量电压增量长江大学龙从玉73.3、一阶电路响应的EWB时域分析例题：时域分析对话框长江大学龙从玉8例1.一阶电路响应的实时仿真电容C0.1uABCD虚拟示波器图-5一阶电路响应测试电路8%可调电阻R10kAMFM+-虚拟函数信号源交互式仿真实验步骤：1）创建在ProteusISIS仿真电路；①从元件库调用电路元件；（基本元件参数可以修改）②将元件联接组成待测电路。2）从调试工具库中调用仪器（信号源、示波器）组成实时仿真测量电路。3）根据实验要求在主窗口按下实时仿真键，进行实时仿真。*4）有些电路参数也可从从调试工具库中调用测试探针直接测试。3.4、一阶电路响应的Proteus仿真示范长江大学龙从玉9C10.1u脉冲信号源uiTD=0TR=1uTF=1uPW=50%FREQ=1000V1=0V2=10uiuocR5.190%R110k零输入零状态时间常数f=1K,VL=0,VH=5VR=1K,C=0.1uF积分电路分析f=1K,VL=0,VH=5VR=5.1K,C=0.1uF3.5、一阶电路响应图表分析图表分析步骤：1）点击绘图主菜单（或图表工具图标）2）点击列表窗口的模拟图表分析选项3）在原理图窗口拉出模拟图表分析框。4）先在电路图中的测量点添加测量探针；5）再将该测量探针添加到模拟图表分析框；6）点击图表中的编辑对话窗口，设定分析开始时间与结束时间。7）点击图表仿真运行图标。得到分析图表。8）运用图表中的光标测量相应的电压与时间。长江柜大学福龙桶从玉104、实验城内容与实验颤步骤4.受1、RC一阶枯电路的响应的观测激励倾方波巾信号us=10晒v(Um=5V)、f=0.另5k疾hz使用蜂器件:：C=0.中1uf,调节失电阻R分别悄为1K、5K、10萄K。观察电路的输入毒输出信号矮波形us和uc，将搜实验屠中测量的一阶歉电路的数据与观察到相弯应的波形记录锹在表-1中。表-1观测一阶电路的响应波形记录表电路参数激励信号/方波响应电压响应波形说明C/ufR/k电压/V频率/k0.11.100.5uc零输入/零状态0.15.100.5uc积分电路0.11.100.5uR微分电路长江呆大学门龙垄从玉114.暑2、测量RC一阶症电路宿的时北间常藏数在RC电路中取R=1K，C=0.习1u厌f；信弯号源直输出f=0.洞5K撒Hz、电压教幅度Um=5V(up彩p=10解V)的方吼波激顺励，贤测量棉此RC电路赵的时桂间常也数τ。(如图5-数13、5-温14、5-展15、5-胁16架)。4.忧3、观测枝积分电路波形将RC电路右的参数誓改为：R=0.队51传K、C=1u嫩f，观狡测相剃应的电压亩波形uc。(如图5-猎17其中0.偿51电阻靠应为0.登51短K！图5-巡寿18）。4.蔽4、在RC电路单上串澡联取样育电阻r=10Ω后接锣地，姻观测积分渐电路输出电压两波形与电流腊波形(如图5-减21、5-拨22宋)。*4臣.5、观测拘微分电路钩波形在RC电路中取R=0.屡51啄K,C=0.姿1u思f，接炸成电阻怪输出形式逃，测吃量输豆出电浩压uR(如图5-廊19、5-熄20俩)。长江掌大学瞒龙久从玉125、实验绩要求与注意每事项6、实验先报告局要求6.削1、根行据实刷验观掉测结术果，杠在同一总坐标趋平面上绘铜出实衣验内瓣容1中的uc和ur(摧i)的波交形，碗以便侧比较碧。6.瓣2、根据期实验壶观测降结果翻，在同一铜坐标爱平面上绘起出实怖验内矿容2中uc和ur(涝i)的波匙形，役以便慕比较谢。6.这3、根末据实慨验观近测结谨果，颗归纳味、总姜结积分禽电路和微分全电路的警形成酿条件盲，阐薯明波稍形变机换的岸特征达。