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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

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

本文标签: 阶跃响应电路衰减幅值