电路实验仿真.pdf

-实验一RLC电路的阶跃响应一．实验目的1.观察并分析RLC二阶串联电路对阶跃信号的响应波形。2.了解电路参数RLC数值的改变会产生过阻尼、临界阻尼和欠阻尼3种响应情况。3.从欠阻尼情况的响应波形，读取振荡周期和幅值衰减系数。二．原理及说明1.跟一阶RC电路实验一样，我们仍用占空率为1/2的周期性矩形脉冲波输入图1-1的RLC串联电路。当这脉冲的持续时间和间隔时间很长的时候，就可认为脉冲上升沿是一个上升阶跃，而下降沿是一个下降阶跃。由于阶跃是周期性重复现的，所以在示波器上能观察到清晰、稳定的响应波形。图1-1RLC串联电路2.三种阻尼状态的上升阶跃的响应和下降阶跃的响应如下表：表1-1上升阶跃的响应下降阶跃的响应〔正脉冲持续时间〕〔脉冲间歇时间〕AAStStStSt过阻尼态i=(e1e2)i=-(e1e2)L(SS)L(SS)1212LR>2AAStStStStCu=A(Se2Se1)u=(Se2Se1)C(SS)12C(SS)121212临界阻尼AA态i=teti=-tetLLLu=A-A(1+αt)e-αtu=A(1+αt)e-αtR=2CCC欠阻尼态AAi=etsinωti=-etsinωtLLLR<2u=A-A0etsin(ωt+φ)u=A0etsin(ωt+φ)CCC1.从表1-1中可见，电路在欠阻尼态时，电容电压对上升阶跃的响应公式是uA[10etsin(t)]，c对下降阶跃的响应公式是uA0etsin(t)。c所以我们可知阶跃响应的波形大致如图1-2所示。为了判别这种幅值衰减振荡的衰减速度，我们看两个相邻的同向的振幅之比值，它等于Ket/Ke(tT)eT〔1-1〕.z-这比率称为幅值衰减率，对其取对数，有lneTT〔1-2〕11lneTln〔相邻幅值之比〕〔1-3〕TT这里α称为幅值衰减系数。图1-2衰减的正弦振荡曲线三．实验设备安装有Multisim软件的电脑一台四．实验容及步骤1.运行Multisim软件2.计算元件参数，其中R为5K的可调电阻，添加电子元件、脉冲信号源以及接地符号。3.修改脉冲信号源占空比50％，频率为10KHz，幅高A＝2V。3.连接电路并参加虚拟双通道示波器，虚拟双通道示波器分别接输入信号和输出信号Uc，修改输出信号线颜色。L4.调整可调电阻R>2，让电路处于过阻尼状态，进展仿真，通过示波器观察电C容上电压Uc的阶跃响应波形，并记录上、下阶跃的响应曲线。L5.调整可调电阻R≈2，让电路处于临界阻尼状态，进展仿真，通过示波器观C察电容上电压Uc的阶跃响应波形，并记录上、下阶跃的响应曲线。L6.在0<R<2围调节电阻，使欠阻尼状态的衰减振荡波能明显出现于两个阶跃之C间。进展仿真，通过示波器观察电容上电压Uc的阶跃响应波形，并记录上、下阶跃的响应曲线。观测出衰减振荡周期T和相邻振幅的比值，并计算出衰减系数α之值。五．原始数据要求1.画出在示波器上看到的过阻尼的波形(定性)；2.画出示波器上看到的欠阻尼的波形〔定量,标出*，Y坐标上各点数值〕；3.测出欠阻尼状态的相邻两个同向振荡波形的幅度A1和A2值和振荡波形的周期值T，计算A1/A2值；4.画出电路图,标出元件参数。六.报告要求1.写出电路参数计算过程，包括不同状态下R的取值；振荡频率ω，并计算出振荡周期T，然后和测量出的T比拟；2.在坐标纸上记录示波器的过阻尼、欠阻尼曲线；3.对于欠阻尼曲线，观测出衰减振荡波形的周期T和相邻振幅之比，从而计算出幅值衰减系数α；4.答复复习思考题七.思考题1.画出在示波器上看到的过阻尼的波形(定性)；.z-2.画出示波器上看到的欠阻尼的波形〔定量,标出*，Y坐标上各点数值〕；3.测出欠阻尼状态的相邻两个同向振荡波形的幅度A1和A2值和振荡波形的周期值T，计算A1/A2值；4.画出电路图,标出元件参数实验二连续时间系统的模拟一、实验目的1.了解根本运算器——加法器、标量乘法器、积分器的电路构造和运算功能2.掌握一阶系统的运算模拟方法，比拟一阶时间系统和运算模拟系统的阶跃响应3.掌握二阶系统的运算模拟方法，比拟二阶时间系统与运算模拟系统的频率特性二、实验原理及说明无论是物理系统还是非物理系统，无论是电系统还是非电系统都可以用模拟装置——根本运算器进展模拟。模拟装置可以与实际的系统完全不同，但是两者的微分方程完全一样。输入输出关系及传递函数也完全一样。因而在对实际系统进展研究时，可运用实际手段构建出该系统的模拟装置，从而观察鼓励和系统参数变化时引起的响应变化，以便确定最正确参数值。系统的模拟就是由根本的运算单元〔加法器、积分器、标量乘法器、反向器〕组成的模拟装置来模拟系统的传输特性。1．三种根本运算器