二阶电路的响应-长江大学电子信息学院实验示范中心.pptVIP

二阶电路的响应 长江大学电工电子示范中心 颜国琼 实验步骤 信号发生器：方波，f=500Hz,Vp-p=5V,直流电平（偏移量）为2V. 示波器设置为DC耦合。 改变R的数值，是电路分别处于过阻尼（R2K)，临界阻尼(R=2K)，欠阻尼状态(R2K)，观察并描绘出us（t）和uc（t） * * ★实验目的 1、观察、分析二阶电路响应的三种过渡过程曲线及特点，加深对二阶电路响应的理解。 2、观测二阶动态电路的零状态响应和零输入响应，了解电路元件参数对响应的影响。 3、掌握欠阻尼二阶电路响应的衰减振荡角频率ωd与衰减系数α的测量方法。 ★实验原理 1、RLC串联电路的过渡过程的性质,完全由特征方程 ： LCP2＋RCP＋1=0 的特征根 P1.2 = -α±jω来决定. 式中衰减系数:α =R/(2L), 固有角频率：ω o=1/ √(LC) 固有频率fo=ωo/(2π) 固有周期: T0=2 π √(LC), 衰减振荡角频率：ωd=√(ω02－α2) 2、RLC二阶电路瞬态响应的各种状态与条件可归结如下： 1) 非振荡阻尼过程 ； 2) 非振荡临界阻尼过程； 3） 欠阻尼衰减振荡状态过程 ； 4).R=0等幅振荡状态； 5).R﹤0增幅振荡状态。 本实验观测常见的前三种状态的二阶电路响应波形与参数，重点是测量欠阻尼衰减振荡电路的参数。 3、衰减振荡角频率ωd和衰减系数α的测量 在图-1所示的响应波形中， 衰减周期:Td =t2-t1 衰减振荡角频率:ωd =2π/ Td 衰减系数 : 图-1 二阶电路欠阻尼相应波形图 ★实验内容 1 RLC串联二阶电路的实验线路如图1所示改变电路参数，观察RLC串联二阶电路在方波激励信号下的零输入响应、零状态响应。 选取f=500Hz;R=10K(可调）； C=0.01uF;L=10mH 图1 RLC串联二阶电路 保持C1=0.01uF、L=10mH不变，改变R大小，测量二阶电路的响应，记录在表-1中。 表-1 RLC串联二阶电路瞬态响应实验表 L=10mH C=0.01uF 电路状态 过阻尼 临界阻尼 欠阻尼 电阻值R R2K R=5K R=2K R2K R=0.4K 波形图 激励ui 响应uc 用示波器探头CH1测ui;CH2测量uc。 注意：信号源与示波器接地端均要接地！！ 2、欠阻尼衰减振荡的测量 在欠阻尼情况下,选取L=10mH，改变R和C的值,分别测量衰减周期Td,衰减幅度U1m /U2m,并求衰减系数。并计算电路响应数据,实验电路如图2所示。测量参数填于表2中.实验中可取R=R0/5。 （1）衰减周期:Td =t2-t1 例Td =1.10ms-1.03ms=70us （2）衰减衰减系数α: （3）电压: U1m=2.56V; U2m=0.78V 表-2 RLC二阶电路欠阻尼衰减振荡实验记录表 元件参数 临界Ro/K 调电阻 uc电路响应实测值 响应计算值 L mH C uf R Td us U1m v U2m v ? ?d r/s T0 us ? ?d r/s 10 0.01u 2 10 5000p 2.83 10 5000p 2.83 *