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2024年3月15日发(作者:)
实验一 RLC电路的阶跃响应
一. 实验目的
1.观察并分析RLC二阶串联电路对阶跃信号的响应波形。
2.了解电路参数RLC数值的改变会产生过阻尼、临界阻尼和欠阻尼3种响应情况。
3.从欠阻尼情况的响应波形,读取振荡周期和幅值衰减系数。
二.原理及说明
1.跟一阶RC电路实验相同,我们仍用占空率为1/2的周期性矩形脉冲波输入图1-1的
RLC串联电路。 当这脉冲的持续时间和间隔时间很长的时候,就可认为脉冲上升沿是
一个上升阶跃,而下降沿是一个下降阶跃。由于阶跃是周期性重复现的,所以在示波器
上能观察到清晰、稳定的响应波形。
图1-1 RLC串联电路
2.三种阻尼状态的上升阶跃的响应和下降阶跃的响应如下表:
表1-1
上升阶跃的响应
(正脉冲持续时间)
过阻尼态
R>2
i=
下降阶跃的响应
(脉冲间歇时间)
i= -
A
(
e
S
1
t
e
S
2
t
)
L(S
1
S
2
)
A
(
e
S
1
t
e
S
2
t
)
L(S
1
S
2
)
L
C
u
C
=
A
AA
(
S
1
e
S
2
t
S
2
e
S
1
t
)
u
C
=
(
S
1
e
S
2
t
S
2
e
S
1
t
)
(S
1
S
2
)(S
1
S
2
)
A
t
te
L
A
t
te
L
临界阻尼
态
i=i= -
L
R=2
C
u
C
= A-A(1+αt)e
-αt
u
C
= A(1+αt)e
-αt
欠阻尼态
R<2
i=
u
C
=A-A
L
C
A
t
e
sinωt
L
i= -
u
C
= A
A
t
e
sinωt
L
0
t
e
sin(ωt +φ)
0
t
e
sin(ωt +φ)
1.从表1-1中可见,电路在欠阻尼态时,电容电压对上升阶跃的响应公式是
0
t
e
sin(
t
)]
,
对下降阶跃的响应公式是
u
c
A
0
e
t
sin(
t
)
。
u
c
A
[1
所以我们可知阶跃响应的波形大致如图1-2所示。
为了判别这种幅值衰减振荡的衰减速度,我们看两个相邻的同向的振幅之比
值,它等于
Ke
t
/Ke
(
t
T
)
e
T
(1-1)
这比率称为幅值衰减率,对其取对数,有
lne
T
T
(1-2)
11
lne
T
ln
(相邻幅值之比) (1-3)
TT
这里α称为幅值衰减系数。
图1-2 衰减的正弦振荡曲线
三.实验设备
安装有Multisim软件的电脑一台
四.实验内容及步骤
1.运行Multisim软件
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