一阶动态响应(电路分析)

1、2016-5-7学生编号：15041405姓名：王硕电路分析和模拟工作模拟实验2:一阶动态电路响应模拟实验一、实验目的1.研究一阶动态电路的零输入响应、零状态响应和完全响应的特性和规律。掌握测量一阶电路时间常数的方法。2.理解积分和微分电路的概念，掌握积分和微分电路的设计和条件。3.用multisim仿真软件设计电路参数，观察输入输出波形。二、实验原理1.零输入响应和零状态响应波形的观察和时间常数的测量。当电路没有外部激励时，只有动态元件初始储能释放引起的响应为零输入响应；当电路中动态元件的初始储能为零时，只有外部激励产生的响应为零状态响应；在外部激励和动态元件初始能量存储的共同作用下，电路产

2、生的响应是完全响应的。以一阶rc动态电路为例，观察电路的零输入和零状态响应波形，其仿真电路如图1(a)所示。(a) (b)图1一阶钢筋混凝土动态电路作为电路的激励，方波信号被施加到输入端。只要方波信号的周期足够长，电路的瞬态响应过程基本上在方波作用或方波间隙()期间结束。因此，方波的正脉冲宽度导致零状态响应，而方波的负脉冲宽度导致零输入响应。方波激励下和的波形如图1(b)所示。在的零状态响应过程中，电路已达到稳定状态，即电容电压。从零状态响应方程因此，在当时，计算是可用的。如果可以读出该值，就可以测量电路的时间常数。2.rc积分电路由电阻组成的积分电路如图2(a)所示，激励为方波信号，如图2(

3、b)所示，输出电压取自电容两端。电路的时间常数(在工程中，大于10倍的关系远远大于或远小于这个关系。)，所以电容器的充放电速度慢。当方波的下一个下降沿(或上升沿)到来时，充电和放电尚未达到稳定状态。输出波形如图2(c)所示，大致为三角波和三角波的峰值。因此，输出电压近似与输入电压的积分成正比。图13.遥控差分电路由电阻组成的差分电路如图3(a)所示，激励为方波信号，如图3(b)所示，输出电压取自电阻两端。由于电路的时间常数，电容器的充电和放电速度非常快。当方波的下一个下降沿(或上升沿)到来时，电容器电压已经在短时间内充放电，并且已经达到稳定状态。输出波形如图3(c)所示，这是一个带周期的窄脉冲

4、。因此，输出电压大约与输入电压的微小分频成正比。图3三、模拟实验内容1.在图1(a)中，已知。电路连接在multisim仿真软件中，方波信号由函数信号发生器输出。用双踪示波器观察和的波形，同时测量示波器上的值，并与理论值进行比较。2.根据积分电路的形成条件，选择合适的电阻和电容参数，形成如图2(a)所示的积分电路，其为方波。在双踪示波器中同时观察和的波形。3.根据差分电路的形成条件，选择合适的电阻和电容参数，形成如图3(a)所示的差分电路，其为方波。在双踪示波器中同时观察和的波形。第四，思考问题1.什么样的电信号可以用作一阶rc电路的零输入响应、零状态响应和完全响应的激励信号？答：阶跃信号可作

5、为rc一阶电路的零输入响应激励源；脉搏答：这取决于电容电压的初始值和极性。只有当电容器的初始电压的极性和幅度与突然激励的极性和幅度完全相同时，才不会有瞬态变化。3.在研究方波激励积分电路的响应时，响应波形不能及时达到稳定值，因此不能用实验方法测量。但是积分电路的响应波形包含时间常数的信息。应该用什么方法来测量这个值？答：由电阻组成的积分电路如图2(a)所示，激励为方波信号，如图2(b)所示，输出电压取自电容两端。电路的时间常数(在工程中，大于10倍的关系远远大于或远小于这个关系。)，所以电容器的充放电速度慢。当方波的下一个下降沿(或上升沿)到来时，充电和放电尚未达到稳定状态。输出波形如图2(c)所示，大致为三角波和三角波的峰值。因此，输出电压近似与输入电压的积分成正比。答：r=/c；=rc4.如果一阶电阻抗电路改为一阶电阻抗电路，方波激励电路的响应波形是什么？答：如果将一阶电阻搜索电路改为一阶电阻搜索电路，对于方波激励，电路的响应波形将如何从三角波变为锐脉冲？5.rl电路可以用来设计积分或微分电路吗？如果是，电路参数设计