二阶电路动态响应工科 - 图文

二阶电路的动态响应

一、实验目的

1、深刻理解和掌握零输入响应、零状态响应和完全响应； 2、深刻理解欠阻尼、临界、过阻尼的意义

3、研究电路元件参数对二阶电路动态响应的影响 4、掌握用multisim软件绘制电路原理图

5、掌握Multisim软件中的Transient Analysis等SPICE仿真分析方法

6、掌握用multisim软件中的函数发生器、示波器和波特图仪Bode polotter的使用方法 二、实验原理

用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。图所示的线性RLC串联电路是一个典型的二阶电路。

R定义：衰减系数（阻尼系数）??

2L1自由振荡角频率（固有频率）?0?

LC（1）零输入响应

动态电路在没有外施激励时，由动态元件的初始储能引起的响应，称为零输入响应。

L① R?2C，响应是非振荡性的，称为过

阻尼情况。

响应曲线如图所示

②R?2L ，响应临界振荡，称为临界阻尼

CU0 tm uL 情况。响应曲线如

③R?2L，响应是振荡性的，称为欠阻尼情况。响应曲线如图 C1 / 7

U0

二阶电路的欠阻尼过程

④当R＝０时，响应是等幅振荡性的，称为无阻尼情况。响应曲线如图

t

二阶电路的无阻尼过程

其中衰减振荡角频率 ?d??0???22?1?R???? ， ??arctand LC?2L??2（2）零状态响应

动态电路的初始储能为零，由外施激励引起的电路响应，称为零输入响应。 三、实验内容

1、Multisim仿真

（1）从元器件库中选择可变电阻、电感、电容，创建如下电路图：

S124R12kΩ50%Key=AL110mH31Key = SpaceV110 V 0C122nFIC=5V

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（2）设置L=10mH C=11nF，电容初始电压为5V，电源电压为10V。利用Transient Analysis观测电容两端的电压。文档来自于网络搜索 （3）、用multisim瞬态分析仿真零输入响应（改变电阻参数欠阻尼、临界、过阻尼三种情况）；在同一张图中画出三条曲线，标出相应阻值；文档来自于网络搜索 由公式：R?2

L，经计算得临界阻尼R=1348欧 C

(红色欠阻尼R=200Ω 绿色临界阻尼R=1348Ω 蓝色过阻尼R=2kΩ) （4）、用multisim瞬态分析仿真完全响应（改变电阻参数欠阻尼、临界、过阻尼三种情况）；在同一张图中画出三条曲线，标出相应阻值；

文档来自于网络搜索 (红色欠阻尼R=200Ω 绿色临界阻尼R=1348Ω 蓝色过阻尼R=2kΩ) （5）用multisim中函数发生器、示波器和波特图仪Bode polotter创建如下图所示电路，观测各种响应。函数信号发生器设置:方波，频率1kHz，幅度5V，偏置0V。文档来自于网络搜索 创建电路图如下：

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XSC11Ext Trig+XFG1+_A_+B_4R12k|?50%Key=AL110mH30C122nFIC=0V 信号在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种状态下的响应如下：

(红色欠阻尼R=200Ω 绿色临界阻尼R=1348Ω 蓝色过阻尼R=2kΩ) 2、在电路板上焊接如下图所示电路

1L110mHXFG12R1100Ω34R21kΩ50%Key=AC147nF0

3、调节可变电阻器R2之值，观察二阶电路的零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定性的描绘文档来自于网络搜索 4 / 7

记录响应的典型变化波形分别记录如下： 欠阻尼波形R=150Ω：

临界阻尼R=915.7Ω：

过阻尼波形R=1062Ω：

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