一阶动态响应(电路分析)

姓名：王硕

一、实验目的

1、研究一阶动态电路的零输入响应、零状态响应及完全响应的特点和规律。掌握测量一阶电路时间常数的方法。

2、理解积分和微分电路的概念，掌握积分、微分电路的设计和条件。

3、用multisim仿真软件设计电路参数，并观察输入输出波形。

二、实验原理

1、零输入响应和零状态响应波形的观察及时间常数τ的测量。

当电路无外加激励，仅有动态元件初始储能释放所引起的响应——零输入响应；当电路中动态元件的初始储能为零，仅有外加激励作用所产生的响应——零状态响应；在外加激励和动态元件的初始储能共同作用下，电路产生的响应——完全响应。

以一阶RC动态电路为例，观察电路的零输入和零状态响应波形，其仿真电路如图1（a）所示。

(

u

i

(

u

o

（a）（b）

图1 一阶RC动态电路

方波信号作为电路的激励加在输入端，只要方波信号的周期足够长，在方波作用期间或方波间隙期间，电路的暂态响应过程基本结束（τ5

2/≥

T）。故方波的正脉宽引起零状态响应，方波的负脉宽引起零输入响应，方波激励下的)

(t

u

i

和)

(t

u

o

的波形如图1（b）所

示。在)2/

0(T

t，

∈的零状态响应过程中，由于T

<<

τ，故在2/

T

t=时，电路已经达到

稳定状态，即电容电压

S

o

U

t

u=

)(。由零状态响应方程

)

1(

)(/τt

S

o

e

U

t

u-

-

=

可知，当2/

)

(

S

o

U

t

u=时，计算可得τ

69

.0

1

=

t。如能读出

1

t的值，则能测出该电路的时间常数τ。

2、RC积分电路

由RC组成的积分电路如图2（a）所示，激励)

(t

u

i

为方波信号如图2（b）所示，输出电压)

(t

u

o

取自电容两端。该电路的时间常数

2

T

RC>>

=

τ（工程上称10倍以上关系为远远大于或远远小于关系。），故电容的充放电速度缓慢，在方波的下一个下降沿（或上升沿）