电路实验报告 二阶动态电路的响应测试

二阶动态电路的响应测试
实验报告
实验摘要
1.实验内容
○1在面板板上搭接RLC串联电路；
○2研究RLC串联电路的零状态响应和零输入响应。

电路参数：R=51Ω和电位器R=1K、C=10uF、L=10mH、电源电压Vi=5V；
○3用示波器观测Uc（t）、UL（t）的波形，记录两种响应的过阻尼、欠阻尼和临界阻尼情况。

2.名词解释
二阶电路
在一个电路简化后（如电阻的串并联，电容的串并联，电感的串并联化为一个元件），只含有含有两个独立的动态元件的线性电路，因为要用线性、常系数二阶微分方程来描述，故称为二阶电路。

实验目的
○1进一步了解二阶动态电路的特点、基本组态、性能参数；
○2熟练掌握示波器的测量方法和操作步骤。

实验环境（仪器用品等）
实验地点：工训中心C栋203
实验时间：12月13日晚
实验仪器与元器件：数字万用表（UNI-T UT805A）、函数信号发生器（RIGOL DG1022U）、示波器（Tektronix DPO 2012B）、电位器、电容、电感、导线若干、镊子、面包板等
本次实验的原理电路图如下图所示：（来自Multisim 12）
二阶测试电路
实验原理
含用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。

可以用下述
二阶线性常系数微分方程来描述：
式（1）
初始值为
求解该微分方程，可以得到电容上的电压uc(t)。

再根据可求得，即回路电流。

式（1）的特征方程为：
特征值为：式（2）
定义：衰减系数（阻尼系数）α=R/2L
自由振荡角频率（固有频率）
※实验步骤※
1.准备工作：检查示波器/函数信号发生器是否显示正常；选取
电位器/电容/电感
○1检查示波器的使用状况，先进行自检，观察波形是否符合要求，如有问题，检查探头或接口是否存在问题；
○2选出电位器、值为10μF电容和值为10mH的电感；
○3检查函数信号发生器是否工作正常：先设置参数(Vpp=5V
f=500Hz 方波)，再用调节好的示波器测量，看是否符合要求。

2.按照电路图在面包板上连接电路
○1根据面包板竖向孔导通的特性，设计串并联电路；
○2用镊子把所需的元器件插在面包板上。

注意事项：①导线的连接注意美观，布线尽量成直角，避免相距太近导致的短路；②输入端和反馈端的信号应用导线引出，而不是将探头插入面包板孔中，以便与测量。

3.测量临界阻尼/欠阻尼/过阻尼电路波形
○1电路准确无误，将函数信号发生器的参数调节至合适位置，其中波形为方波，基准线与最小值重合；
○2输入端接入之后，可用示波器的CH1测量输入端信号，CH2测量反馈端信号；
○3测量一个波形时，读出波形的各种参数并记录，之后调整电位器的值，换另一参数的波形进行测量；
○4用可移动磁盘记录波形，带回进行分析。

※数据记录与实验结果分析※
波形图记录
①过阻尼状态
②临界阻尼状态
③欠阻尼状态
数据测量结果：
其中欠阻尼状态下，第一波峰与第二波峰的峰值分别为：V1=6.30V V2=4.30V
时间间隔为：t=2.16×10-4s
误差分析
本次实验误差的误差计算如下：
理论值
临界阻尼：R=2√L
C
≈ 632Ω
阻尼系数：m=R测
2L =45.842Ω
2×0.01H
= 2292.1
测量值
临界阻尼：R=0.34452KΩ=344.52Ω相对误差：45.49%
阻尼系数：m测=ln V1
V2
t
=ln
6.30
4.30
2.16×10−4
= 1768.216
相对误差：22.86%
通过这次实验，我对二阶动态电路有了更深入的了解，也得到了很多经验和教训。

而在新的实验室中第一次使用新的仪器，显得有些不熟练，还需要继续提高水平。

经验需要汲取，错误需要改正，希望在接下来的实验中我能在老师的指导下做的更好。

2013.12.16。