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实验:二 阶电路的响应

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实验:二 阶电路的响应. 实验目的 实验原理 实验仪器 实验步骤 实验报告 实验现象 实验结果分析 实验相关知识 实验标准报告. 实验目的. 观察二阶网络在过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况下响应波形。 研究二阶网络参数与响应的关系。 进一步掌握示波器的使用。. 实验原理. 凡是可用二阶微分方程描述的电路称为二阶电路。. 实验原理. 图 3-6-1 中所示为 RLC 串联电路,它可用下述线性二阶常微分方程描述: 初始值为: 求解微分方程,得到 ,. 再依据. 求得. 实验原理.

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实验:二阶电路的响应
  • 实验目的
  • 实验原理
  • 实验仪器
  • 实验步骤
  • 实验报告
  • 实验现象
  • 实验结果分析
  • 实验相关知识
  • 实验标准报告
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实验目的
  • 观察二阶网络在过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况下响应波形。
  • 研究二阶网络参数与响应的关系。
  • 进一步掌握示波器的使用。
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实验原理
  • 凡是可用二阶微分方程描述的电路称为二阶电路。
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实验原理

图3-6-1中所示为RLC串联电路,它可用下述线性二阶常微分方程描述:

初始值为:

求解微分方程,得到,

再依据

求得

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实验原理
  • RLC串联电路的零输入响应与零状态响应都与微分方程的系数有关,即与元件参数有关。

定义衰减系数(阻尼系数)

谐振角频率:

方程写为:

特征方程为:

特征根:

根据特征根形式的不同,响应分为阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种情况。

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实验原理

当 ,

(1)当 时,S1,S2均为不同的实根

电容电压

电感电流

电感电压

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实验原理

v(t)响应是非振荡性,称为过阻尼。

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实验原理

(2)当 时,S1,S2为两个相等的负实根,

电容电压

电感电流

电感电压

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实验原理

(3)当 时,S1,S2为一对共轭复数根,

电容电压

电感电流

电感电压

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实验原理

响应是振幅指数衰减的振荡,称为欠阻尼振荡情况。

  • 特征根的实部决定衰减的快慢;
  • 虚部决定振荡的快慢。
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实验仪器
  • 数字示波器 1台
  • 功率函数发生器 1台
  • 可调电阻箱 1只
  • 可调电容箱 1只
  • 电感线圈 1只
  • 数字万用表 1只
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实验步骤
  • (a) ,计算R的值,使暂态过程分别为、临界阻尼、欠阻尼,调节可变电阻箱观察临界电阻理论值与实际值的差异。

(b)用功率函数信号发生器DF1631的功率输出档输出±8V的方波,取合适的方波频率,使衰减振荡有足够的时间减小到零。画出过阻尼、临界阻尼、欠阻尼的电容电压和电流波形,示波器是通过观察电阻的电压来间接观察电流波形的。

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实验步骤

(c)利用临界阻尼响应的特点,测出 。

从欠阻尼振荡的波形,计算以下两个参数。

  • 改变C,使 ,重复进行步骤1的过程;
  • 改变方波发生器频率,观察当方波周期过短,过渡过程不能完成时的波形。
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实验报告
  • 画出过阻尼、临界阻尼、欠阻尼的电容电压和电流波形。
  • 从欠阻尼振荡的波形,计算以下两个参数。
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实验结果分析
  • 当 时,响应为过阻尼响应。
  • 当 时,响应为临界阻尼响应。
  • 当 时,响应为欠阻尼响应。
  • 当 时,响应为无阻尼响应。
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实验相关知识
  • 预习知识及要求
  • 相关知识点
  • 注意事项
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预习知识及要求
  • 预习二阶网络的响应的四种类型:过阻尼、临界阻尼、欠阻尼、无阻尼。
  • 二阶网络参数于四种响应的关系。
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相关知识点
  • 二阶电路的零输入响应
  • 二阶电路的零状态响应
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注意事项
  • 用功率函数信号发生器DF1631的功率输出档输出±8V的方波,取合适的方波频率,使衰减振荡有足够的时间减小到零。
  • “共地”:示波器的“地”与信号源的“地”应接在同一点。
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