7-电路理论实验报告(二阶电路的响应研究7)

《电路理论》实验报告
专业班级： 自动化1904 姓名： 刘卓 学号：201901020428 实验室名称：电工技术实验室 指导老师： 胡鹤宇、张向华 实验日期：2020年6月15日星期一
实验七：二阶电路的响应研究
一、实验目的
1、学习用示波器观察和分析RC 电路的响应；
2、了解二阶电路暂态过程的基本规律；
3、分析讨论电路参数对暂态过程的影响。

二、实验仪器
THGE-1型实验台、信号发生器、示波器、电阻实验箱等。

三、实验原理
1、含有两个独立储能元件的电路，建立的微分方程为二阶微分方程，其相应的电路称为二阶电路。

由RLC 串联构成的二阶电路，无论是零输入响应，还是零状态响应，电路暂态过程的性质决定于特征方程
210LCp RCp ++=
2212122,R R L L LC
p ()()()j δω=-±-=-± 其中
2
R L
δ=（称衰减系数） 01LC
ω=
2
20
ωωδ=- (1)如果R ＞2L C 1
p 、2p 为两个不相等的负实根，电路暂态过程性质非振荡(过阻尼)过程。

(2)如果R =2L C 1p 、2p 为两个相等的负实根，电路暂态过程性质为临界（临界阻尼)过程。

(3)如果R ＜2L C 1
p 、2p 为一对共轭复数根，电路暂态性质为振荡(欠阻尼)过程。

(4)如果0R =，0δ=，电路暂态过程性质为等幅(无阻尼)振荡过程。

(5)如果R ＜0，电路暂态过程性质为发散(负阻尼)振荡过程。

在一般电路中，总有一定的电阻存在，只有接入特殊器件(负电阻)，方可实现无阻尼和负阻尼情况。

2、自由振荡角频率ω与衰减系数δ的实验测量方法
当R ＜L C
1
2
t
C
t
u Ae sin(t)
i A e sin t
δ
δ
ωβ
ω
-
-
=+
=
若示波器显示
C
u的波形如图1所示，测得波形的自由振荡周期T
σ
和幅值
1
Cm
u、
2
Cm
u，并可计算ω和δ。

图1 二阶电路振荡过程的
C
u波形
因1
T
f
σσ
=
则2
T
2f
σσ
π
ωπ
==
又因11221
2
Cm
Cm
T
(t t)(t t)
u
u e e eσδ
δδ
---
===
故1
2
1Cm
Cm
u
u
T
ln
σ
δ=
四、实验任务及要求
1、用示波器观察图2所示的RLC串联电路的方波响应
C
u、i波形。

图2 RLC电路方波响应测试电路图
2、实验前预习及实验仿真要求：
（1）使用Multisim软件对图2所示的电路图进行仿真。

取方波信号周期T50
=ms。

当L、C
一定，改变R，在下面三种情况下用虚拟的泰克示波器观察
C
u、i的波形并记录。

三种情况u-t波形i-t波形R=1789kΩ，r=50Ω
R=500Ω，r=50Ω
R=5kΩ，r=50Ω
五、实验步骤及原始数据记录
1、按照图2所示电路接线，取方波信号周期T 50 ms 。

当L 、C 一定，改变R ，在下面三种情况下用示波器观察C u 、i 的波形并记录。

（1）当R=1789Ω，r=50Ω，C=0.1μF ，L=80mH 时的C u 、i 的波形
（2）当R=500Ω，r=50Ω，C=0.1μF ，L=80mH 时的C u 、i 的波形
（3）当R=5kΩ，r=50Ω，C=0.1μF，L=80mH时的
u、i的波形
C
六、实验数据处理
、i的波形。

1
C
、i的波形。

2
C
3
i的波形。

C
七、实验总结及思考题
1、RLC串联二阶电路中，若电路响应为欠阻尼状态，增大或减小电容，对振荡周期有何影响。

2、RLC串联二阶电路中电阻的大小直接影响二阶电路暂态过程性质，RLC串联电路的总电阻包括哪几项?
3、将理论计算的电路临界电阻值与实验测得的数值进行比较，分析产生误差的原因。

第一问答：T=2π／ω,ω=1/(LC)的二分之一次方,故增大电容,T增大
第二问答：电路中的电阻有串联电阻R,电感电阻,欠阻尼状态R方小于4L/C ,临界阻尼R方等于4L/C ,过阻尼R方大于4L/C
第三问答：线头接触不良，实验操作不当
评价项目 优 良 中 及格 不及格 实验成绩评定为：
□优 □良 □中 □及格 □不及格
指导老师签名：________________ 日 期：________________
实验预习 实验操作 实验报告。