电子技术实验与Multisim14仿真课件：二阶电路的响应测试

一、实验目的2.5二阶电路的响应测试1．测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应。2.

学习电路时间常数的测量方法。3．掌握有关微分电路和积分电路的概念。4．进一步学会用示波器观测波形。5．掌握应用Multisim14软件验证一阶电路零输入响应、零状态响应和全响应。二、实验设备及材料1．装有Multisim14的计算机。2．可调直流稳压电源

0-30V

一台3．函数信号发生器

一台4．双踪示波器

一台5．数字万用表

一台6．电阻、电容、电感

若干2.5二阶电路的响应测试三、实验原理1.RLC串联二阶电路2.5二阶电路的响应测试根据伏安关系可得：令ɑ=R/2L，

将上式变形为：

三、实验原理2.5二阶电路的响应测试其齐次解为：（1）当

，

时，齐次方程有两个不等实根p1和p2，由初始值可以得到方程：求解方程可确定系数A1和A2，可得零输入响，响应是非振荡性的，称为过阻尼情况。三、实验原理2.5二阶电路的响应测试2.RLC串联二阶电路的零输入响应2.5二阶电路的响应测试（2）当

，

时，齐次方程有两个相等实根p1=p2=p=-α，由初始值可以得到方程：

求解方程可确定系数A1，可得零输入响应，响应临近振荡，称为临界阻尼情况。三、实验原理2.5二阶电路的响应测试（3）当

，

时，齐次方程有两个共轭复根，由初始值可以得到方程：三、实验原理响应是振荡性的，称为欠阻尼情况，其衰减振荡角频率为：2.5二阶电路的响应测试（4）当R=0时，齐次方程有两个共轭虚根

，由初始值可以得到方程：三、实验原理

求解方程可确定系数A1和A2

，响应是等幅振荡性的，称为无阻尼情况。等幅振荡角频率即为谐振角频率

，满足

。（5）当R<0时，响应是发散振荡性的，称为负阻尼情况。2.5二阶电路的响应测试三、实验原理3.GCL并联二阶电路分析电路如图2-58所示，伏安关系为式2.5.17。2.5二阶电路的响应测试三、实验原理这是一个二阶常系数线性非齐次微分方程，求解得其特征方程为：特征根为：当元件参数G、C、L取不同值时，固有频率可分为以下四种情况：2.5二阶电路的响应测试三、实验原理2.5二阶电路的响应测试三、实验原理4.二阶电路的衰减系数

对于RLC串联欠阻尼情况，衰减振荡角频率ωd和ɑ衰减系数可以从响应波形中直接测量并计算出来。例如响应i(t)的波形如图2-59所示，利用示波器直接观察电阻元件对地的电压，就可以得到电流的变化波形。2.5二阶电路的响应测试三、实验原理5.二阶电路的状态轨迹

对于图2-56所示的电路，也可以用两个一阶方程的联立（即状态方程）来求解：

对于所有的不同时刻，由状态变量在状态平面上所确定的点的集合，就叫做状态轨迹。2.5二阶电路的响应测试1.RLC串联二阶电路响应仿真四、计算机仿真实验内容四、计算机仿真实验内容2.5二阶电路的响应测试2.GCL并联二阶电路的仿真五、实验室操作实验内容2.5二阶电路的响应测试1.实验电路如实验原理图2-56所示。2.选择L=40mH，C=1uF，R=510Ω,输入频率为40Hz，高电平2V,低电平选择0V的方波信号。3.选择R=510Ω，理论计算此时电路处于过阻尼状态，观察电阻电压波形，根据欧姆定律，可知道串联电路电流波形，根据