二阶动态电路响应的研究

实验十二二阶动态电路响应的研究一、实验目的1.测试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。二、原理说明一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率。当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。简单而典型的二阶电路是一个RLC串联电路和GCL并联电路，这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对GCL并联电路进行研究。三、实验设备四、实验内容动态电路实验板与实验十一相同，如图11-3所示。利用动态电路板中的元件与开关的配合作用，组成如图12-1所示的GCL并联电路。令R1＝10KΩ，L＝4.7mH，C＝1000PF，R2为10KΩ可调电阻。令脉冲信号发生器的输出为Um＝1.5V，f＝1KHz的方波脉冲，通过同轴电缆接至图中的激励端，同时用同轴电缆将激励端和响应输出接至双踪示波器的YA和YB两个输入口。图12-11.调节可变电阻器R2之值，观察二阶电路的零输入响应和零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定性地描绘、记录响应的典型变化波形。2.调节R2使示波器荧光屏上呈现稳定的欠阻尼响应波形，定量测定此时电路的衰减常数α和振荡频率ωd。3.改变一组电路参数，如增、减L或C之值，重复步骤2的测量，并作记录。随后仔细观察，改变电路参数时，ωd与α的变化趋势，并作记录。电路参数实验次数元作参数测量值R1R2LCαω序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器1DG032双踪示波器1自备3动态实验电路板1DG07LCR激励R响应21110KΩ调至某一次欠阻尼状态4.7mH1000PF210KΩ4.7mH0.01μF330KΩ4.7mH0.01μF410KΩ10mH0.01μF五、实验注意事项1.调节R2时，要细心、缓慢，临界阻尼要找准。2.观察双踪时，显示要稳定，如不同步，则可采用外同步法触发（看示波器说明）。六、预习思考题1.根据二阶电路实验电路元件的参数，计算出处于临界阻尼状态的R2之值。2.在示波器荧光屏上，如何测得二阶电路零输入响应欠阻尼状态的衰减常数α和振荡频率ωd？七、实验报告1.根据观测结果，在方格纸上描绘二阶电路过阻尼、临界阻尼和欠尼的响应波形。2.测算欠阻尼振荡曲线上的α与ωd。3.归纳、总结电路元件参数的改变对响应变化趋势的影响。4.心得体会及其他。