主頁 > 技術文章 > 電路分析實驗箱--二階動態(tài)電路響應的研究 2021-12-21

電路分析實驗箱--二階動態(tài)電路響應的研究

一、實驗目的
1.學習用實驗方法研究二階動態(tài)電路的響應，了解電路元件參數(shù)對響應的影響。
2.觀察、分析二階電路響應的三種狀態(tài)軌跡及其特點，以加深對二階電路的認識與理解。
二、實驗原理
一個二階電路在方波正、負階躍信號的激勵下，可獲得零狀態(tài)與零輸入響應，其響應的變化軌跡決定于電路的固有頻率，當調(diào)節(jié)電路的元件參數(shù)值，使電路的固有頻率分別為負實數(shù)、共軛復數(shù)及虛數(shù)時，可獲得單調(diào)地衰減，衰減振蕩和等幅振蕩的響應。在實驗中可獲得過阻尼、欠阻尼和臨界阻尼三種響應圖形。
簡單而典型的二階電路是一個RLC串聯(lián)和GCL并聯(lián)電路，這二者之間存在著對偶關系。本實驗僅對GCL并聯(lián)電路進行研究。
三、實驗設備

序號	名稱	型號與規(guī)格	數(shù)量	備注
1	脈沖信號發(fā)生器		1
2	雙蹤示波器		1
3	動態(tài)電路實驗板		1

四、實驗內(nèi)容
動態(tài)電路實驗板與實驗八相同，如圖8-3所示。利用動態(tài)線路板中的元件與開關的配合作用，組成如圖9-1所示的GCL并聯(lián)電路。

圖9-1

令R1=10kΩ，L=4.7mH，C=1000pF，R2為10kΩ可調(diào)電阻器，令函數(shù)信號發(fā)生器的輸出為Um=3V，f=1KHz的方波脈沖信號，輸出端接至上圖的激勵端，同時用同軸電纜線將激勵端和響應輸出端接至雙蹤示波器前的YA和YB兩個輸入口。
1.調(diào)節(jié)可變電阻器R2之值，觀察二階電路的零輸入響應和零狀態(tài)響應由過阻尼過渡到臨界阻尼，最后過渡到欠阻尼的變化過渡過程，分別定性地描繪、記錄響應的典型變化波形。
2.調(diào)節(jié)R2使示波器熒光屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的欠阻尼響應波形，定量測定此時電路的衰減常數(shù)α和振蕩頻率ω_d。
3.改變一組電路參數(shù)，如增、減L或C之值，重復步驟2的測量，并作記錄。隨后仔細觀察，改變電路參數(shù)時，ω_d與α的變化趨勢，并作記錄。

電路參數(shù) 實驗次數(shù)	文件參數(shù)				測量值
	R1	R2	L	C	α	ω_d
1	10KΩ	調(diào)至某一欠阻尼態(tài)	4.7mH	1000pF
2	10KΩ		4.7mH	0.01uF
3	30KΩ		4.7mH	0.01uF
4	10KΩ		10mH	0.01uF

五、實驗注意事項
1.調(diào)節(jié)R2時，要細心，緩慢，臨界阻尼要找準。
2.觀察雙蹤時，顯示要穩(wěn)定，如不同步，則可采用外同步法觸發(fā)（可以看示波器說明）。
六、預習思考題
1.根據(jù)二階電路實驗線路元件的參數(shù)，計算出處于臨界阻尼狀態(tài)的R2之值。
2.在示波器熒光屏上，如何測得二階電路零輸入響應欠阻尼狀態(tài)的衰減常數(shù)α和振蕩頻率ω_d？
七、實驗報告
1.根據(jù)觀測結果，在方格紙上描繪二階電路過阻尼，臨界阻尼和欠阻尼的響應波形。
2.測算欠阻尼振蕩曲線上的α與ω_d。
3.歸納、總結電路元件參數(shù)的改變，對響應變化趨勢的影響。

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