实验十：二阶电路的响应仿真要求

实验十 ：二阶电路响应仿真要求

一 二阶电路响应的仿真任务

1 RLC 串联二阶电路，电路如图10-1所示，已知激励源为正方波信号：SPP 10 V U =，500 Hz f =，电容0.1 μF C =。

由给定的激励源频率和电容值首先确定合适的电感L ，调节电阻R 的取值使电路分别处于欠阻尼和过阻尼状态，观察电容电压C u 的波形。电容电压C u 波形必须满足：欠阻尼时在半个方波周期内振荡2~4个周期，而且过阻尼、欠阻尼均要求在正方波的半个周期达到稳定，记录每种状态下的电阻值，并通过理论计算，分析不同

状态下电阻值是否满足与

2 通过仿真分析，测算任务1欠阻尼状态下的振荡频率d ω和阻尼系数α。

3 观察电路中C u 和L i 在欠阻尼、临界阻尼、过阻尼时的状态轨迹。

01μF .

图10-1 电路图 二. 预习仿真要求

（1） 用Multisim 软件创建RLC 串联二阶电路，并按照仿真要求确定各元件的参数。 具体仿真分析方法：到我校在爱课网上开设的“电路理论MOOC”，听视频“二阶电路暂态分析”。

绘制仿真电路需要的元器件参考后面的附表10-1。

（2）用Multisim 软件进行仿真分析。改变R 阻值，使得电容两端的电压分别处于欠阻尼、临界阻尼、和过阻尼状态。

观察二阶电路欠阻尼、临界阻尼、过阻尼状态电容的电压波形。要求用示波器双通道分别观测方波激励源波形和电容电压波形。

（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。

在Multisim主菜单选择Simulate→Analyses→Parameter Sweep Analysis，出现Parameter Sweep对话框如图10-2所示。扫描类型Device type 为Resistor，Name为R1，扫描变量的类型Sweep variation type 为“list”，在Value list 输入“自己设计的其他阻值”。

在More Options 选择暂态仿真时间设置为4ms或者其他时间（该时间的设置与激励源频率有关）。在“output”选项卡中添加电容电压。单击“Simulate”按钮，开始运行仿真，可得到分析结果。

图10-2 Parameter Sweep对话框

（4）测量欠阻尼状态下的振荡频率

ω和阻尼系数α。

d

用Transient Analysis 仿真分析功能得出欠阻尼状态下电容电压C u 波形。

为了准确测量，屏幕上只显示半个周期，可以通过设置仿真时间实现。例如设置仿真时间为1ms （半个方波周期），在“output”选项卡中添加电容电压， 单击“Simulate”按钮，最后在“Grapher View”窗口菜单中用Cursor 显示纵横坐标位置。根据坐标位置进行计算。

（5）观察电路中C u 和L i 在欠、临界、过阻尼时的状态轨迹。

用虚拟仪器工具栏的电流探针，测量回路电流，电流探针的输出与示波器B 通道相连，电流大小由探针的电压电流转换比计算得到，双击探针，设置电压-电流转换比为1V/mA 。

在主菜单选择 Simulate Run ，双击示波器图片，出现示波器前面板，在面板下方选择B/A 模式，改变电阻的取值，可以得到电路处于欠阻尼和临界阻尼，过阻尼的状态轨迹。

附表10-1 RLC 串联二阶电路用到的元件列表