lin实验19 二阶电路过渡过程实验
二阶电路的仿真与实验
10
实验内容：
观察并纪录RLC串联电路,、的零输入响应、零
状态响应 。实验线路原理图如图11-8所示。
CH1 观察us波形
仿真： 选取f =5kHz 左右, C=2200PF, 5600PF, 0.01uF , L=10mH, R=10K
L
CH2
us
周期方波 发生器
+
R
C
+ uc -
观察uc波形
Td t2 t1
2 d Td
-U2m
t1
t2 t
由于: u c Ae t sin( t ) -U1m 而峰值时 sin( t ) 1
U 1m e (t2 t1 ) 得 U 2m
t1 t 2 U Ae U Ae 故： , 1m 2m
阻尼时us (t). uc (t) 波形。如图10-4所示。 方法：打开开关，按“暂停”按钮。
6
仿真示例
减小R到64%左右，调节示波器参数，观察临
界阻尼时us (t). uc (t) 波形。如图10-5所示。 方法：打开开关，按“暂停”按钮。
7
仿真示例
减小R到16%左右，调节示波器参数，观察欠
2、计算 及
d
,以仿真示例中欠阻尼为例
2 2 3.14 d T d 215.4 10 6 2.9110 4 raU1m=4.45V, U2m=0.98V;
1 U1m ln Td U 2 m 1 4.45 ln 6 215.4 10 0.98 7024
R 1600 8000 2 L 2 0.1
1 1 O LC 0.1 0.0110 6 3.16 10 4 rad / s
实验二二阶系统特征参量对过渡过程的影响
实验二二阶系统特征参量对过渡过程的影响二阶系统是一种常见的动力学系统，它具有两个自由度和两个可调的特征参量。
这两个特征参量分别是阻尼比和自然频率。
在过渡过程中，这两个特征参量会对系统的动态响应产生影响。
本实验的目的是研究阻尼比和自然频率对过渡过程的影响，并通过实验数据验证理论分析结果。
在二阶系统中，过渡过程是指从一个初始状态转移到另一个稳定状态的过程。
在这个过程中，系统的输出会出现一定的振荡和衰减。
阻尼比是描述振荡衰减程度的参量，而自然频率则决定了系统振荡的频率。
实验过程如下：1.搭建一个二阶惯性系统，并通过控制器输入一个阶跃信号，记录系统输出的响应。
2.改变阻尼比的值，分别记录系统的响应数据。
3.改变自然频率的值，分别记录系统的响应数据。
4.通过分析实验数据，得出阻尼比和自然频率对过渡过程的影响。
下面对每个步骤进行具体说明。
1.搭建二阶惯性系统可以使用电路或机械实验装置，需要保证系统输入和输出之间存在明确的关系。
控制器可以使用信号发生器，通过调节其输出频率和幅值来控制输入信号。
2.改变阻尼比的值可以通过改变系统的阻尼元件或调节控制器的增益来实现。
记录系统的输出数据可以使用示波器或数据采集设备。
3.改变自然频率的值可以通过调整系统的质量和弹性元件来实现。
同样需要记录系统的输出数据。
4.通过分析实验数据可以得出阻尼比和自然频率对过渡过程的影响。
具体的分析方法可以使用系统的传递函数和阶跃响应的数学模型。
通过对比不同阻尼比和自然频率下的实验数据和理论分析结果，可以验证其一致性并得出结论。
在实验过程中，还可以对比不同特征参量值下的过渡时间、超调量等指标，来评估阻尼比和自然频率对系统性能的影响。
此外，还可以通过设计不同的控制器来进一步优化系统的过渡过程。
总结来说，本实验通过研究阻尼比和自然频率对过渡过程的影响，可以深入理解二阶系统的动力学特性，并为系统的设计和控制提供指导。
二阶动态电路设计 实验报告(含数据处理)
实验二十一 二阶动态电路设计
一、实验内容
已知RLC 串联电路，输入为单位阶跃信号，设计元件参数，要求电容负载输出电压的超调量约为20%，调节时间0.003秒。
先进行理论设计和仿真分析，连接好电路后，再通过示波器观察实际输入和输出曲线。
二、实验原理图和理论分析
)()()()()(22t t u t u dt t du RC dt
t u d LC S C C C ε==++ 二阶电路的阶跃响应为)sin(1)(0βωωωδ++
=-t e t u t C 超调量为21%ζζπ
σ--==e
M P 调节时间为n
s t ζω3
=(5%稳态范围) 456.0ln 1ln 22=⎪⎭
⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ππζP P M M ， 23.21933=⋅=ζωs n t LC n 12=ω，L
R n =ζω2 C
L n ⋅=21ω L R n ⋅⋅=ωζ2 选用电容C=4.7μF ，由以上推导得L=44.2mH ，R=88.4Ω
三、实验设备
函数信号发生器
KTDG-4可调式电感箱0~100mH
可调式电阻箱0~99999.9Ω
交流电压表，交流电流表
双踪示波器
四、仿真实验
利用EWB软件，仿真模型图如下
运行结果如下
五、实际实验
利用示波器观测输入电压和输出电容上电压曲线：
六、数据处理和实验结论
略。
二阶电路的研究实验报告
二阶电路的研究实验报告二阶电路的研究实验报告引言：电路是电子学的基础，而二阶电路则是电子学中的重要组成部分。
本次实验旨在研究二阶电路的特性和性能，通过实验数据的收集与分析，深入了解二阶电路的工作原理和应用。
实验目的：1. 了解二阶电路的基本原理和特性；2. 学习使用示波器和信号发生器等实验仪器；3. 掌握二阶电路的参数测量方法。
实验原理：二阶电路是指由电感、电容和电阻组成的电路，其具有两个极点和一个零点。
在实验中，我们将研究二阶低通滤波器和二阶带通滤波器。
实验步骤：1. 搭建二阶低通滤波器电路，连接示波器和信号发生器；2. 调节信号发生器的频率，观察示波器上输出波形的变化；3. 测量不同频率下的输出电压和输入电压，记录数据；4. 重复以上步骤，搭建二阶带通滤波器电路，进行相应的实验。
实验结果与分析：通过实验数据的收集与分析，我们得出以下结论：1. 二阶低通滤波器：当输入信号频率逐渐增大时，输出信号的幅度逐渐减小，且相位滞后；2. 二阶带通滤波器：当输入信号频率在一定范围内时，输出信号的幅度较大，且相位基本不变；3. 随着频率的增加，二阶电路的幅频特性曲线呈现出特定的形状，即低通滤波器的幅频特性曲线为递减曲线，带通滤波器的幅频特性曲线为带状曲线。
实验讨论：在实验过程中，我们还发现了一些问题和现象：1. 实际电路中的元器件存在一定的误差，会导致实验结果与理论值存在一定差异；2. 信号发生器的频率范围可能有限，无法覆盖所有频率；3. 电路中的噪声和干扰会对实验结果产生影响，需要进行适当的抑制和滤波。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了二阶电路的原理和特性，掌握了相关的实验技巧和仪器使用方法。
同时，我们也发现了实验中存在的问题和不足之处，为今后的实验研究提供了一定的启示。
结论：二阶电路是电子学中重要的研究对象，其具有独特的特性和应用。
通过实验，我们对二阶低通滤波器和二阶带通滤波器的工作原理和性能有了更深入的了解。
二阶电路过渡过程教学的研究与探讨
采用 传统的 求解二 阶常系 数非齐 次线性 微分方 程的 方法之外 ,还 可以引 入电路 仿真 。通过改 变电路 参数观 察其 对 过渡 过程 的影 响 。对
于控 制类专 业的学 生 , 还可适当 增加 一些关 于工业 控制领 域应用 最为 广泛 的 PID 参数设 定 的相 关应 用 , 使学 生加 深对 本节 内 容的 理 解
Abstract : The second2order ci rcuit s t ra nsient process anal ysis i s a difficul t y i n ci rc ui t anal ysi s c urricul um , no mat ter t he teachers to t each or t he st udent s to st udy i s not all eas y. In order to make st ude nt s to deepen t hi s co nt ent underst andi ng and grasping , t his pape r i nt roduces some helpf ul teaching re sea rch experie nces i ncl udi ng usi ng t raditional met hod to sol ut e t he seco nd 2 order const ant coefficient i nhomogenous li near diff ere ntial equation , i nt roduci ng t he elect ric circuit si mulation , f rom which can observe t he t ra nsient process i nfluence ba sed on t he change elect ric ci rcuit paramet er . A nd to t he st urdent s of automation , i t al so may i ncrease so me to appl y t he most wi despread P ID parameter hypot hesi s suit abl y about t he correla2 t ion application of t he indust ry cont rol domai n. Keywor ds :t he seco nd2order ci rcuit s ; t ransient proce ss ; circuit si mul ation ; P ID
一阶、二阶动态电路实验报告 - 3
《电路原理》实 验 报 告实验时间：2012/5/13一、实验名称 一阶、二阶动态电路 二、实验目的1．加深对RC 微分电路和积分电路过渡过程的理解。
2．研究R 、L 、C 电路的过渡过程。
三、实验原理1．用示波器研究微分电路和积分电路。
(1) 微分电路微分电路在脉冲技术中有广泛的应用。
在图3-1电路中，dtdu RCRi u csc ==(1)即输出电压sc u 与电容电压c u 对时间的导数成正比。
当电路的时间常数RC =τ很小, sc c u u >>时, 输入电压sr u 与电容电压c u 近似相等c sr u u ≈(2)将(2)代入(1)得dtdu RCu srsc ≈ (3)即: 当τ很小时, 输出电压sc u 近似与输入电压sr u 对时间的导数成正比, 所以称图3-1电路为“微分电路”。
图3-1图3-2(2) 积分电路将图3-1电路中的R 、C 位置对调, 就得到图3-2电路。
电路中⎰⎰⎰===dt u RC1dt R u C 1idt C 1u R R sc (4)即输出电压sc u 与电阻电压R u 对时间的积分成正比。
当电路的时间常数RC =τ很大、sc R u u >>时, 输入电压sr u 与电阻电压R u 近似相等,R sr u u ≈(5)将(5)代入(4)时 ⎰≈dt u RC1u sr sc (6)即: 当τ很大时, 输出电压sc u 近似与输入电压sr u 对时间的积分成正比, 所以称图3-2电路为“积分电路”。
2．R 、L 、C 电路的过渡过程。
(1)将图3-3电路接至直流电压, 当电路参数不同时,电路的过渡过程有不同的特点:图3-3 图3-4 当CLR 2>时, 过渡过程中的电压、电流具有非周期振荡的特点。
当CLR 2<时，过渡过程中的电压、电流具有“衰减振荡”的特点：此时衰减系数LCLR1,20==ωδ是在0=R 情况下的振荡角频率，习惯上称为无阻尼振荡电路的固有角频率，在0≠R 时，放电电路的固有振荡角频率22δωω-=将随LR2=δ增加而下降， 当电阻CL R 2=时，0ωδ=，022=-=δωω过程就变为非振荡性质了。
二阶电路的响应
e
-t cos(dt )k (t)
u(t) 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。
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
交流毫伏表
1只
数字示波器
功率函数发生器
可调电阻箱
可调电容箱
L) C
时，S1，S2为两个相等的负
实根，
零输入响应
零状态响应
电容电压 电感电流 电感电压
uc (t) U0 (t 1)et uc (t) [1 (1 t)et ]k (t)
iL
(t)
U0 L
tet
uL (t) U0 (t 1)et
iL (t)
k L
2. 二阶网络参数于四种响应的关系。
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
注意事项
1. 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。
2. “共地”：示波器的“地”与信号源的“地” 应接在同一点。
实验标准报告
一、实验目的
渡过程不能完成时的波形。
实验报告要求
1. 画出过阻尼、临界阻尼、欠阻尼的电容电压和 电流波形。
2. 从欠阻尼振荡的波形，计算以下两个参数。
d 2 fd 2 / Td
1/ Td
ln
u1m u2m
实验现象
实验结果分析
1.
当 0, (R 2
L ) 时，响应为过阻尼响应。
二阶电路过渡过程
二阶电路过渡过程二阶电路是指由两个储能元件（电感和电容）和一个阻抗元件（电阻）组成的电路。
在电路中，储能元件存储着电能，而阻抗元件则控制着电路的电流和电压。
当电路发生变化时，比如电源的切换或者电路参数的调整，电路中的电流和电压会发生过渡过程，即从一个稳态到另一个稳态的过程。
二阶电路过渡过程是一个动态的过程，涉及到电流和电压的变化。
在过渡过程中，电路中的电感和电容会储存和释放电能，从而导致电流和电压的变化。
具体来说，当电路的输入信号发生变化时，储存在电感和电容中的电能会被释放或吸收，从而导致电流和电压的变化。
在二阶电路中，过渡过程的特点取决于电路的参数和初始条件。
电路的参数包括电感的大小、电容的大小和电阻的大小，而初始条件包括电流和电压的初始值。
这些参数和初始条件决定了电路的响应特性，即电流和电压的变化速度和幅度。
在过渡过程中，电路会逐渐趋向于一个新的稳态。
稳态是指电路中的电流和电压达到了一个恒定的数值，不再发生变化。
在过渡过程中，电路的响应特性会逐渐趋近于稳态的特性，即电流和电压的变化速度会逐渐减小，幅度会逐渐稳定下来。
为了描述电路的过渡过程，可以使用一些指标来衡量电路的响应特性。
常用的指标包括上升时间、下降时间和超调量。
上升时间是指电路从初始值到达稳态值所需要的时间，下降时间是指电路从稳态值返回到初始值所需要的时间，而超调量则是电路响应超过稳态值的幅度。
在二阶电路中，过渡过程的时间常常会受到电路的阻尼比的影响。
阻尼比是指电路中电阻元件对电感和电容元件的影响程度。
当阻尼比为零时，电路为无阻尼振荡；当阻尼比小于一时，电路为欠阻尼过程；当阻尼比等于一时，电路为临界阻尼过程；当阻尼比大于一时，电路为过阻尼过程。
不同的阻尼比会导致电路过渡过程的速度和幅度不同。
二阶电路的过渡过程是一个动态的过程，涉及到电流和电压的变化。
电路的响应特性在过渡过程中会逐渐趋近于稳态的特性，而过渡过程的特点取决于电路的参数和初始条件。
二阶电路响应
二阶电路响应实验目的：1.测定二阶动态电路的零状态响应和零输入响应，了解电路元件参数对响应的影响。
2.观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。
实验原理：RLC 串联电路，无论是零输入响应，或是零状态响应，电路过渡过程的性质 ，完全由特征方程决定，其特征根： d o LCL R LR p ωαωαα±-=-±-=-±-=22222,1)1()2(2其中: LR 2=α称为衰减系数，LC10=ω称为谐振频率，220αωω-=d 称为衰减振荡频率 C L R 2>电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。
C L R 2=电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。
CL R 2=电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。
0=R 等幅振荡例：电压为15V ，L=10mH,C=1F μ，以电容两端的电压为响应，通过改变R 的大小来验证欠阻尼、过阻尼及临界阻尼三种响应的触发条件，并观察三种情况的输出波形。
解：我们取ΩΩΩΩΩ=500,300,200,100,10RΩ=2002CL仿真图如下以下为波形图：上图为Ω=10R ，所得波形 (欠阻尼)上图为Ω=100R ，所得波形 (欠阻尼)=200R，所得波形(临界阻尼)R，所得波形(过阻尼)=300上图为Ω=500R ，所得波形(过阻尼)综上由5副波形图可知，对于理论分析出的： C L R 2>电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。
C L R 2=电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。
CL R 2=电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。
与实际的仿真波形图相同，验证了二阶电路响应的问题。
二阶电路的实验报告
二阶电路的实验报告二阶电路的实验报告引言：二阶电路是电子工程中的重要内容之一，它在信号处理、滤波和控制系统中起着关键作用。
本实验旨在通过搭建和测试一个二阶电路，探索其特性和性能。
实验目的：1. 了解二阶电路的基本原理和结构。
2. 掌握搭建二阶电路的方法和技巧。
3. 测试二阶电路的频率响应和幅频特性。
4. 分析二阶电路的稳定性和相位特性。
实验器材：1. 函数发生器2. 双踪示波器3. 电阻、电容、电感等元件4. 电路连接线实验步骤：1. 搭建一个二阶低通滤波器电路。
根据实验要求，选择合适的电阻、电容和电感元件，并按照电路图连接。
2. 将函数发生器的输出信号接入二阶电路的输入端，调节函数发生器的频率，并记录输出信号的波形和幅度。
3. 使用示波器测量电路的频率响应曲线。
在一定范围内改变函数发生器的频率，记录输入信号和输出信号的幅度和相位差。
绘制频率响应曲线。
4. 分析滤波器的幅频特性。
根据实验数据，计算并绘制滤波器的幅频特性曲线，观察截止频率和滚降特性。
5. 测试滤波器的稳定性。
改变电路中的元件值，观察滤波器的稳定性变化，分析其原因。
6. 测试滤波器的相位特性。
使用示波器测量输入信号和输出信号的相位差，绘制相位频率曲线。
实验结果与分析：通过实验，我们得到了二阶低通滤波器的频率响应曲线。
从曲线上可以看出，滤波器在低频段具有较高的增益，随着频率的增加，增益逐渐下降。
在截止频率附近，滤波器的增益下降速度较快，形成了一个陡峭的滚降区域。
这说明二阶低通滤波器可以有效地滤除高频噪声信号。
在改变电路中的元件值时，我们观察到滤波器的稳定性发生了变化。
当电容或电感值较大时，滤波器的稳定性较好，输出信号的波形较为稳定。
而当电容或电感值较小时，滤波器容易产生振荡，输出信号的波形不稳定。
这说明电路的元件值对滤波器的稳定性有重要影响，需要合理选择元件值以确保滤波器的正常工作。
通过测量输入信号和输出信号的相位差，我们得到了滤波器的相位频率曲线。
二阶动态电路响应的研究实验报告
二阶动态电路响应的研究实验报告二阶动态电路响应的研究实验报告引言：在电路研究中，二阶动态电路是一种常见的电路结构，它具有较为复杂的响应特性。
本实验旨在通过实际的电路搭建和测量，研究二阶动态电路的响应特性，并探讨其在实际应用中的意义。
实验原理：二阶动态电路是由两个电容和两个电感组成的电路结构，其基本原理是通过电容和电感的相互作用，实现信号的放大、滤波和频率选择。
在本实验中，我们将搭建一个基于二阶动态电路的低通滤波器，通过调节电容和电感的数值，研究其对输入信号的响应。
实验步骤：1. 搭建电路：根据实验原理，我们按照电路图搭建了一个二阶动态电路。
电路包括两个电容、两个电感和一个电阻，其中电容和电感的数值可以根据实验需求进行调节。
2. 输入信号：我们选择了一个正弦波作为输入信号，并将其连接到电路的输入端口。
3. 测量输出：通过连接示波器，我们可以实时观察到电路的输出信号，并记录下其振幅、频率和相位等参数。
4. 调节电容和电感：在测量输出信号的过程中，我们逐步调节电容和电感的数值，观察其对输出信号的影响，并记录下相应的参数变化。
5. 数据分析：通过实验数据的统计和分析，我们可以得到二阶动态电路的响应特性曲线，并探讨其在不同频率下的变化规律。
实验结果：通过实验测量和数据分析，我们得到了二阶动态电路的响应特性曲线。
在低频信号下，电路对输入信号的放大倍数较大，且相位变化较小；而在高频信号下，电路对输入信号的放大倍数逐渐减小，且相位变化较大。
这一结果与我们的预期相符，说明二阶动态电路在频率选择和信号放大方面具有较好的性能。
讨论与应用：二阶动态电路的研究在电路设计和信号处理领域具有重要的意义。
通过研究其响应特性，我们可以了解电路对不同频率信号的处理能力，从而优化电路设计和信号处理算法。
此外，二阶动态电路还广泛应用于音频信号处理、通信系统和控制系统等领域，对于提高系统性能和抑制干扰具有重要作用。
结论：通过本次实验，我们研究了二阶动态电路的响应特性，并探讨了其在实际应用中的意义。
7.二阶电路的仿真与实验
U 1 ln 衰减系数α = T : U d 3.实验内容 3.实验内容
3.1.观察 3.1.观察RLC串联二阶电 观察RLC串联二阶电 路的建如图★创建如图-2所示的 Proteus电路进行仿真 电路进行仿真 电路进行 实验, 实验,分别记录实验中 各组LC LC电路的临界电 各组LC电路的临界电 阻值!课前预做！ 阻值!课前预做！
二阶电路阻尼振荡 表-2 RLC二阶电路阻尼振荡实验记录表 二阶电路阻尼振荡实验记录表 元件参数 L C mH uf
10 0.01u
临界R 临界R0
计 算
2
调电阻 RL
65
测 量
R
100 510
uc电路响应实测值 uc电路响应实测值 Td U1m U2m ωd α us v v r/s
响应计算值 T0 ωd α us r/s
63
10 10
5000p 0.02u
2.83 1.41
100
2010-11-28
长江大学电工电子实验中心龙从玉
6
RLC串联与并联电路的响应 有着对藕关系 即二者电路中相 串联与并联电路的响应,有着对藕关系 二者电路 电路中相 串联与并联电路的响应 有着对藕关系,即 应的容抗 感抗互换 电阻/电导互换。 容抗/感抗互换， 电导互换 应的容抗 感抗互换，电阻 电导互换。 衰减系数α:串联电路 并联电路α=1/(2RC). 例:衰减系数 串联电路 衰减系数 串联电路α=R/(2L);并联电路 并联电路 临界电阻:串联电路 串联电路Ro=2√(L/C);并联电路 并联电路Ro=0.5√(L/C). 临界电阻 串联电路 并联电路
2010-11-28
1m 2 m
0
t1
t2
二阶电路过渡过程
二阶电路过渡过程一、引言二阶电路是指由两个电感元件和两个电容元件构成的电路，其特点是具有两个自由度。
在电路中，二阶电路是非常常见的，它广泛应用于滤波器、振荡器、放大器等电子设备中。
在二阶电路中，过渡过程是指电路由一个稳态状态转移到另一个稳态状态的过程。
本文将从理论和实际两个方面来介绍二阶电路的过渡过程。
二、理论分析二阶电路的过渡过程可以通过解析方法进行分析。
对于二阶电路，可以通过求解其微分方程来得到电路的过渡过程。
以二阶低通滤波器为例，其电路图如下：（此处省略电路图）假设电路中的电压源为单位阶跃信号，即输入信号为u(t) = U0(t)，其中U0(t)为单位阶跃函数。
通过对电路进行分析，可以得到二阶低通滤波器的微分方程为：d^2v(t)/dt^2 + 2ξωn dv(t)/dt + ωn^2v(t) = ωn^2U0(t)其中，v(t)为电路的输出电压，ξ为阻尼系数，ωn为自然频率。
解析求解这个微分方程可以得到电路的过渡过程。
在过渡过程中，电路的输出电压会从一个初始值逐渐趋近于最终稳态值。
三、实际模拟除了理论分析，我们还可以通过实际模拟来观察二阶电路的过渡过程。
通过使用电子仿真软件，我们可以搭建一个二阶低通滤波器电路并输入一个信号，然后观察输出信号的过渡过程。
在实际模拟中，我们可以通过改变电路元件的数值、信号的频率等参数，来观察过渡过程的变化。
在实际模拟中，我们可以发现，二阶电路的过渡过程与电路的参数设置密切相关。
当阻尼系数ξ较小时，电路的过渡过程会比较长，振荡现象明显；而当阻尼系数ξ较大时，电路的过渡过程会比较短，振荡现象几乎不可见。
此外，自然频率ωn也会影响过渡过程的速度，自然频率越大，过渡过程越快。
四、应用领域二阶电路的过渡过程在实际应用中具有重要意义。
在滤波器中，过渡过程的快慢会影响滤波器的频率响应特性；在振荡器中，过渡过程的稳定性会影响振荡器的工作效果；在放大器中，过渡过程的失真会影响放大器的信号质量。
二阶电路的动态响应实验报告
二阶电路的动态响应实验报告一、实验目的：1. 学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应。
2. 研究电路元件参数对二阶电路动态响应的影响。
3. 研究欠阻尼时，元件参数对α和固有频率的影响。
4. 研究RLC 串联电路所对应的二阶微分方程的解与元件参数的关系。
二、实验原理：图1.1 RLC 串联二阶电路用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。
图1.1所示的线性RLC 串联电路是一个典型的二阶电路。
可以用下述二阶线性常系数微分方程来描述：s 2U 2=++c c c u dt du RC dt u d LC （1-1）初始值为CI C i dtt du U u L t c c 000)0()()0(===-=--求解该微分方程，可以得到电容上的电压u c (t )。
再根据：dtdu c t i cc =)( 可求得i c (t )，即回路电流i L (t )。
式（1-1）的特征方程为：01p p 2=++RC LC 特征值为：20222,11)2(2p ωαα-±-=-±-=LCL R L R(1-2)定义：衰减系数（阻尼系数）LR 2=α自由振荡角频率（固有频率）LC10=ω 由式1-2 可知，RLC 串联电路的响应类型与元件参数有关。
1． 零输入响应动态电路在没有外施激励时，由动态元件的初始储能引起的响应，称为零输入响应。
电路如图1.2所示，设电容已经充电，其电压为U 0，电感的初始电流为0。
图1.2 RLC 串联零输入电路(1) CLR 2>，响应是非振荡性的，称为过阻尼情况。
电路响应为：)()()()()(212112012120t P t P t P t P C e e P P L U t i e P e P P P U t u ---=--=图1.3 RLC 串联零输入瞬态分析响应曲线如图1.3所示。
可以看出：u C (t)由两个单调下降的指数函数组成，为非振荡的过渡过程。
实验07.二阶电路
L
us
R
us
U
（图 1）
i
+
C
uc
-
t uc
U
t i
us R1
1 i1
+
u- 1
NIC
1'
（a）
（图 2）
i2 2
+
u- 2
2'
（图 3）
t
i2 2
+
us -KR1 u- 2
2' （b）
33
三．任务与步骤
首先选出本次实验所用电源、仪表及元件，熟悉它们的用法。注意：1. 示 波器两个输入通道 CH1 和 CH2 探头的公共端必须联在同一点上。在本实验各步骤 中，CH1、CH2 探头公共端均与 NIC 的接地端相连。2.示波器旋钮较易损坏，使 用时应轻轻旋动。示波器探头打到×1 位置测量。3. 使用 NIC 时，D03 元件板上 OP/NIC 选择开关应打向 NIC 一端。
32
如图 3（a）中所示。其端口 VAR 方程为 u1 = u2 i1 = k i2
其中K称为负阻抗变换器的变比，本实验台上NIC的变比K＝0.3 。在NIC的第 1 端口串联一个电源us和一个正电阻R1，可推得第 2 端口的VAR为
u2 = u1 = −i1R1 + us = −k R1 i2 + us 由上式可得图 3（a）由第 2 端口看进去的等效电路如图 3（b）所示。可见，通 过 NIC 的变换，正电阻已变为负电阻。
无论是零状态响应、零输入响应还是全响应，电路过渡过程的性质完全决定
于电路的特征根
s1,2
=
−
R 2L
±
⎜⎛ R ⎟⎞2 − 1 ⎝ 2L ⎠ LC
lin实验19 二阶电路过渡过程实验
观测过渡过程曲线
调节电阻箱，使R在0-4kΩ间变化，用示波器观察 电容两端电压uc在欠阻尼（衰减振荡）、临界阻尼 和过阻尼情况下随时间t变化的波形，把3条曲线用 不同线型或不同颜色描绘在同一坐标系中。
测量临界电阻
用示波器将波形放大，从斜率变化最大处
的局部放大图上仔细观察R改变时波形的变 化，找到临界状态，记录此时的电阻值。
实验19 二阶电路过渡过程实验
一、实验目的 二、原理 三、实验仪器和器材 四、实验内容及步骤
一、实验目的
1. 2. 3.
观察RLC串联电路的过渡过程 了解二阶电路参数与过渡过程类型的关系 学习从波形中测量固有振荡周期和衰减系 数的方法
二、原理
1. 2.
二阶电路的过渡过程 欠阻尼振荡周期T和衰减系数δ的测量方法
1. 2. 3.
4.
5. 6. 7. 8.
函数信号发生器 示波器 电容 电感 电位器 实验电路板 短接桥 导线
四、实验内容及步骤
1. 2. 3.
组成观测二阶电路过渡过程的实验电路 观测过渡过程曲线 测量临界电阻
组成观测二阶电路过渡过程的实验 电路
按图接线， C=0.01μF，L＝10mH，电阻元件用 电阻箱；方波激励信号取自函数信号发生器，频 率为1kHz，峰峰值为6V，占空比为50%。
二阶电路的过渡过程
由RLC元件串联得到的二阶电路，可以用线性二阶 常系数微分方程 :
d 2 uC du LC RC C u C Us dt dt 2
uc A1e s1t A2e s 2 t U S
1. 2.
过阻尼
临界阻尼R2L CR2L C L C
3.
欠阻尼
二阶电路仿真实验报告
由图可知，振荡周期T=2×208.5=417.04μs
振荡频率ωd=2π/T=1.50×10^4rad/s
阻尼系数α=R/2L=6.94×10^3rad/s
（5）观察电路中Uc和IL在欠、临界、过阻尼时的状态轨迹。
1欠阻尼R=500Ω
2临界阻尼R=1200Ω
③ 过阻尼R=4000Ω
3.零状态响应：
如果系统的初始状态为零，仅由激励源引起的响应就被称之为该系统的"零状态响应"。一个原来没有充过电的电容器通过电阻与电源接通，构成充电回路，那么电容器两端的电压或回路中的电流就是系统零状态响应的一个最简单的实例。
4.全响应：
电路的储能元器件(电容、电感类元件)无初始储能，仅由外部激励作用而产生的响应。在一些有初始储能的电路中，为求解方便，也可以假设电路无初始储能，求出其零状态响应，再和电路的零输入响应相加既得电路的全响应。
1 欠阻尼：R=500Ω
2临界阻尼：R=2√(L/C)=1200Ω
3过阻尼：R=4000Ω
（3）（拓展分析）观察在同一坐标系下，R 变化时电容电压暂态过程的变化。提示：
可以采用对电阻R 取不同值时进行“参数扫描分析”方法。
R分别取500，1200，4000Ω
（4）测量欠阻尼状态下的振荡频率ωd和阻尼系数α。
2.零输入响应：
系统的响应除了激励所引起外，系统内部的"初始状态"也可以引起系统的响应。换路后，电路中无独立的激励电源，仅由储能元件的初始储能维持的响应.也可以表述为,由储能元件的初始储能的作用在电路中产生的响应称为零输入响应(Zero-input response).零输入响应是系统微分方程齐次解的一部分。
实验十 二阶电路的响应
工力19-2 陈杰
辽宁工程技术大学
综合训练报告
课程名称：电工学
训练项目：日光灯电路功率因数的提高
姓名：陈杰学号： **********
专业班级：工力19-2 实验时间:2021 /4 /22
综合训练成绩评价表
原始数据（实验过程及对应现象、结果）记录 No. 2记录表格、图等可粘贴此处
实验电路：
实验过程及结果：
No. 3 实验报告
数据整理、实验结果（误差）分析、实验体会、讨论等
数据汇总：
实验结果分析：以补偿电容值为4.4为界，当补偿电容值小宇4.4时，补偿电容值越大，功率因数越高；当补偿电容值大于4.4时，补偿电容值越大，功率因数越小。
功率因数越接近1，电容值的补偿效果越差，即需要提高相同功率因数所需要的补偿电容值越高。
自我评价
10分：独立完成、不雷同、内容正确、格式标准。
9分：内容正确、格式标准。
8分：内容正确、格式不标准。
7分：内容有错误、格式标准。
6分：论文形式或综合训练内容有错误、格式不标准。
5分：内容完全不对。
（注：自我评价分数要求和老师评定的分数接近或相同。
否则在老师给定的分数基础上扣除两者差值的一半。
例如：老师给8分，自我评价9分，则最后得分7.5分）。
《实验二阶系统》PPT课件培训讲学
于是，系统的响应就类似于一阶系
统的响应了。一般来说，只要一个 负实根比另一个大4倍以上，阻尼 比大于1.25时，就可以近似将系统
等效成一阶的。
图中画出一簇随ξ变化的响应曲可线以c看(t出)。，当欠阻尼系统的ξ值 在0.5-0.8之间时，响应曲线比 临界阻尼或过阻尼情况下的响
时也取士2％）作为误差带△， 响应曲线达到并不再超过该误 差带的最短时间称为调节时间
（或过渡过程时间 ）
上升时间：指单位阶跃 响应曲线c(t)从稳态值 的10％上升到90％所需
的时间。
峰值时间：指单位阶跃曲线 c(t)超过其稳态值而达到第一
个峰值所需要的时间。
衰减率ψ：指经过一个周期后阶跃响应曲线上振幅的 相对减小。
于特征根的负实部和虚部的绝对值的之左比方。。为了保证必
要的超调量和衰减率，衰减指数m不应小于m0。
结束
《实验二阶系统》PPT课 件
当ξ>0时，二阶系统的稳态响应可用拉普拉斯变换中的 终值定理获得。在单位阶跃输入作用下，二阶系统的稳 态值为
二阶系统的单位阶跃响应
下面分别按欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种不同情况， 研究二阶系统在单位阶跃函数作用下的响应。
1.欠阻尼情况(0<ξ<1) 在二阶系统中，欠阻尼二阶系统比较常见。由于这种
系统的调节时间ts比具有较大阻 尼的系统调节时间要长。对于过
阻尼系统，由于响应曲线上升极
慢，所以调节时间也较长。
列写调节时间ts的表达式是相当困难的，但可以用下 列 公 式 进 行 。 当 0<ξ<0.9，且采用2％的误差带时， ts近似等于系统时间常数的4倍，即
如果采用5％的误差带时，ts近似等于系统时间常数 的3倍，即
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一、实验目的 二、原理 三、实验仪器和器材 四、实验内容及步骤
一、实验目的
1. 2. 3.
观察RLC串联电路的过渡过程 了解二阶电路参数与过渡过程类型的关系 学习从波形中测量固有振荡周期和衰减系 数的方法
二、原理
1. 2.
二阶电路的过渡过程 欠阻尼振荡周期T和衰减系数δ的测量方法
欠阻尼 uc Us 1 o e t sin(t tg 1 )
R 2L
称为衰减系数（其中R为回路总电阻） 称为固有频率 实验测量方法
o
1 LC
1 I m1 In T I m2
三、实验仪器和器材
观测过渡过程曲线
调节电阻箱，使R在0-4kΩ间变化，用示波器观察 电容两端电压uc在欠阻尼（衰减振荡）、临界阻尼 和过阻尼情况下随时间t变化的波形，把3条曲线用 不同线型或不同颜色描绘在同一坐标系中。
测量临界电阻
用示波器将波形放大，从斜率变化最大处
的局部放大图上仔细观察R改变时波形的变 化，找到临界状态，记录此时的电阻值。
1. 2. 3.
4.
5. 6. 7. 8.
函数信号发生器 示波器 电容 电感 电位器 实验电路板 短接桥 导线
四、实验内容及步骤
1. 2. 3.
组成观测二阶电路过渡过程的实验电路 观测过渡过程曲线 测量临界电阻
组成观测二阶电路过渡过程的实验 电路
按图接线， C=0.01μF，L＝10mH，电阻元件用 电阻箱；方波激励信号取自函数信号发生器，频 率为1kHz，峰峰值为6V，占空比为50%。
二阶电路的过渡过程
由RLC元件串联得到的二阶电路，可以用线性二阶 常系数微分方程 :
d 2 uC du LC RC C u C Us dt dt 2
uc A1e s1t A2e s 2 t U S
1. 2.
过阻尼
临界阻尼
R2
L C
R2
L C L C
3.
欠阻尼
R2
欠阻尼振荡周期T和衰减系数δ的测量方法