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1、实验11 二阶电路的仿真与实验uu进进一步学一步学一步学一步学习创习创建、建、建、建、编辑编辑EWBEWB电电路。路。路。路。 uu察看、分析二察看、分析二察看、分析二察看、分析二阶电阶电路呼路呼路呼路呼应应的三种的三种的三种的三种过过渡渡渡渡过过程曲程曲程曲程曲线线及及及及其特点，以加深其特点，以加深其特点，以加深其特点，以加深对对二二二二阶电阶电路呼路呼路呼路呼应应的的的的认识认识和了解。和了解。和了解。和了解。 uu观测观测二二二二阶动态电阶动态电路的零形状呼路的零形状呼路的零形状呼路的零形状呼应应和零和零和零和零输输入呼入呼入呼入呼应应，了解了解了解了解电电路元件参数路元件参数路元件参
2、数路元件参数对对呼呼呼呼应应的影响。的影响。的影响。的影响。uu学学学学习习衰减振衰减振衰减振衰减振荡频荡频率和衰减系数的丈量率和衰减系数的丈量率和衰减系数的丈量率和衰减系数的丈量 uu进进一步熟一步熟一步熟一步熟习习运用信号运用信号运用信号运用信号发发生器、示波器。生器、示波器。生器、示波器。生器、示波器。实验目的实验目的实验原理与阐明实验原理与阐明 1 1、 RLC RLC串串串串联电联电路，无路，无路，无路，无论论是零是零是零是零输输入呼入呼入呼入呼应应，或是零形状呼，或是零形状呼，或是零形状呼，或是零形状呼应应，电电路路路路过过渡渡渡渡过过程的性程的性程的性程的性质质 ，完全由特征方程
3、决，完全由特征方程决，完全由特征方程决，完全由特征方程决议议，其特征根：，其特征根：，其特征根：，其特征根： 其中其中: 称为衰减系数，称为衰减系数， 称为谐振频率称为谐振频率 称为衰减振荡频率称为衰减振荡频率 电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。 电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。等幅振荡等幅振荡 2 2、衰减系数、衰减系数 和和 衰减振荡频率的丈量衰减振荡频率的丈量如图零输入呼应如图零输入呼应 : :tuct1t2由于由于
4、: : 而峰值时而峰值时 故：故： , 得得所以所以 : :-U1m-U1m-U2m-U2m仿真例如仿真例如 uu创建如图创建如图创建如图创建如图11-211-2所示的仿真实验电路。信号发所示的仿真实验电路。信号发所示的仿真实验电路。信号发所示的仿真实验电路。信号发生器设置为方波如图生器设置为方波如图生器设置为方波如图生器设置为方波如图11-311-3。 察看察看RLCRLC串联电路串联电路, ,、的零输入呼应、零形状呼应。、的零输入呼应、零形状呼应。 电阻设置如图：电阻设置如图：仿真例如仿真例如 按按R键可按键可按1%减小电阻，按减小电阻，按shift+R键可按键可按1%添加电阻添加电阻仿真
5、例如仿真例如uu添加添加添加添加R R到到到到84%84%左右，左右，左右，左右，调调理示波器参数，察看理示波器参数，察看理示波器参数，察看理示波器参数，察看过过阻尼阻尼阻尼阻尼时时us (t). uc (t) us (t). uc (t) 波形。如波形。如波形。如波形。如图图10-410-4所示。所示。所示。所示。uu方法：翻开开关，按方法：翻开开关，按方法：翻开开关，按方法：翻开开关，按“ “暂暂停按停按停按停按钮钮。 仿真例如仿真例如uu减小减小减小减小R R到到到到64%64%左右，左右，左右，左右，调调理示波器参数，察看理示波器参数，察看理示波器参数，察看理示波器参数，察看临临界阻尼
6、界阻尼界阻尼界阻尼时时us (t). uc (t) us (t). uc (t) 波形。如波形。如波形。如波形。如图图10-510-5所示。所示。所示。所示。uu方法：翻开开关，按方法：翻开开关，按方法：翻开开关，按方法：翻开开关，按“ “暂暂停按停按停按停按钮钮。 仿真例如仿真例如uu减小减小减小减小R R到到到到16%16%左右，左右，左右，左右，调调理示波器参数，察看欠理示波器参数，察看欠理示波器参数，察看欠理示波器参数，察看欠阻尼阻尼阻尼阻尼时时us (t). uc (t) us (t). uc (t) 波形。如波形。如波形。如波形。如图图10-610-6所示。所示。所示。所示。uu方
7、法：翻开开关，按方法：翻开开关，按方法：翻开开关，按方法：翻开开关，按“ “暂暂停按停按停按停按钮钮。 仿真例如仿真例如uu改动改动改动改动R R设置，如图：调理示波器参数，察看无设置，如图：调理示波器参数，察看无设置，如图：调理示波器参数，察看无设置，如图：调理示波器参数，察看无阻尼时阻尼时阻尼时阻尼时us (t). uc (t) us (t). uc (t) 波形。如图波形。如图波形。如图波形。如图10-710-7所示。所示。所示。所示。仿真例如仿真例如uu丈量欠阻尼丈量欠阻尼丈量欠阻尼丈量欠阻尼时时TdTd及及及及 ：回到欠阻尼：回到欠阻尼：回到欠阻尼：回到欠阻尼时电时电路，改路，改路，
8、改路，改动动示波器示波器示波器示波器时间轴时间轴，挪，挪，挪，挪动动示波器上的游示波器上的游示波器上的游示波器上的游标标。红红色色色色游游游游标对标对准准准准图图中第一个中第一个中第一个中第一个负负峰峰峰峰值值，蓝蓝色游色游色游色游标图标图中第中第中第中第二个二个二个二个负负峰。可得：峰。可得：峰。可得：峰。可得： Td =t2-t1=215.4us; Td =t2-t1=215.4us; U1m=4.45V, U2m=0.98V;U1m=4.45V, U2m=0.98V;再由公式再由公式再由公式再由公式计计算算算算 实验内容：实验内容：uu察看并纪录察看并纪录察看并纪录察看并纪录RLCRLC
9、RLCRLC串联电路串联电路串联电路串联电路, , , ,、的零输入呼应、零、的零输入呼应、零、的零输入呼应、零、的零输入呼应、零形状呼应形状呼应形状呼应形状呼应 。实验线路原理图如图。实验线路原理图如图。实验线路原理图如图。实验线路原理图如图11-811-811-811-8所示。所示。所示。所示。 仿真：仿真：选取取f =5kHz 左右左右, C=2200PF, 5600PF, 0.01uF , L=10mH,R=10K 周期方波周期方波发生器发生器实验：实验：选取选取f =1kHz 左右左右, 主要主要是为了很好是为了很好地察看波形。地察看波形。C=2200PF, 5600PF, 0.01
10、uF , L=10mH,R=10K 实验内容：实验内容：uu在欠阻尼情况下，选取在欠阻尼情况下，选取在欠阻尼情况下，选取在欠阻尼情况下，选取R R R R，改动，改动，改动，改动L L L L或或或或C C C C的值察看的的值察看的的值察看的的值察看的 变变变变化趋势。如衰减快慢、振荡幅度、振荡频率等。记下化趋势。如衰减快慢、振荡幅度、振荡频率等。记下化趋势。如衰减快慢、振荡幅度、振荡频率等。记下化趋势。如衰减快慢、振荡幅度、振荡频率等。记下参数和波形图。参数和波形图。参数和波形图。参数和波形图。 电路参数实验次数元件参数uC 丈量值uC 实际值R(k)LCTd(us)U1m(v)U2m(v
11、)drad/sdrad/sorad/s110mH0.01uF210mH5600PF310mH5600PF410mH2200PF510mH2200PF注：注：1、R取取R/4以下，因电阻越小振荡越剧烈，用示波器越以下，因电阻越小振荡越剧烈，用示波器越容易察看记录。容易察看记录。 2、本表只用于仿真电路。、本表只用于仿真电路。 实验步步骤与方法与方法 ：uu方波信号方波信号方波信号方波信号发发生器生器生器生器产产生生生生5kHz5kHz的信号的信号的信号的信号电压电压。电压电压幅幅幅幅值值5V5V，直流直流直流直流电电平偏移量平偏移量平偏移量平偏移量offsetoffset5V5V。示波器。示波器
12、。示波器。示波器设设置置置置为为DCDC耦合。耦合。耦合。耦合。改改改改动动R R的数的数的数的数值值，使，使，使，使电电路分路分路分路分别处别处于于于于过过阻尼、阻尼、阻尼、阻尼、临临界阻尼、欠界阻尼、欠界阻尼、欠界阻尼、欠阻尼，察看并描画出阻尼，察看并描画出阻尼，察看并描画出阻尼，察看并描画出 和和和和 的波形。的波形。的波形。的波形。uu在欠阻尼情况下在欠阻尼情况下在欠阻尼情况下在欠阻尼情况下继续继续改改改改动动R R，察看，察看，察看，察看 波形中波形中波形中波形中R R对对衰减衰减衰减衰减系数系数系数系数 的影响。的影响。的影响。的影响。uu在欠阻尼情况下改在欠阻尼情况下改在欠阻尼情
13、况下改在欠阻尼情况下改动动C C，察看，察看，察看，察看 波形中波形中波形中波形中C C对对衰减振衰减振衰减振衰减振荡荡频频率率率率 的影响。的影响。的影响。的影响。uu按按按按记录记录表中要求表中要求表中要求表中要求R R分分分分别为别为：uu R=R/4 R=R/4， R=R/4 R=R/4， R=R/5 R=R/5， R=R/5 R=R/5， R=R/7 R=R/7左右。左右。左右。左右。uu察看波形，并作察看波形，并作察看波形，并作察看波形，并作记录记录。实验步骤与方法实验步骤与方法 1 1、R R的取值的取值的取值的取值例例: L=10mH,C= 5600PF,取取R=R/5实验步骤
14、与方法实验步骤与方法 2 2、计算、计算、计算、计算 及及及及 , ,以仿真例如中欠阻尼过程为以仿真例如中欠阻尼过程为以仿真例如中欠阻尼过程为以仿真例如中欠阻尼过程为例例例例如图如图:实际计算实际计算: 实验步骤与方法实验步骤与方法 2 2、计算、计算、计算、计算 及及及及 , ,以仿真例如中欠阻尼以仿真例如中欠阻尼以仿真例如中欠阻尼以仿真例如中欠阻尼为例为例为例为例如图如图:丈量结果丈量结果: Td =t2-t1=215.4usU1m=4.45V, U1m=4.45V, U2m=0.98V;U2m=0.98V;实验步骤与方法实验步骤与方法uu仿照仿真例如的方法，对实验内容进展仿真。仿照仿真例
15、如的方法，对实验内容进展仿真。仿照仿真例如的方法，对实验内容进展仿真。仿照仿真例如的方法，对实验内容进展仿真。保管仿真电路和仿真结果。保管仿真电路和仿真结果。保管仿真电路和仿真结果。保管仿真电路和仿真结果。uu按仿真的电路和参数进展实验，在示波器上察按仿真的电路和参数进展实验，在示波器上察按仿真的电路和参数进展实验，在示波器上察按仿真的电路和参数进展实验，在示波器上察看实验内容的波形。并得出定性结论不计算看实验内容的波形。并得出定性结论不计算看实验内容的波形。并得出定性结论不计算看实验内容的波形。并得出定性结论不计算衰减系数及衰减振荡频率衰减系数及衰减振荡频率衰减系数及衰减振荡频率衰减系数及衰
16、减振荡频率 实验报告要求实验报告要求 uu画出实验电路，阐明实验步骤。画出实验电路，阐明实验步骤。画出实验电路，阐明实验步骤。画出实验电路，阐明实验步骤。uu绘出仿真和实验的波形，并加以比较。绘出仿真和实验的波形，并加以比较。绘出仿真和实验的波形，并加以比较。绘出仿真和实验的波形，并加以比较。uu根据实验观测结果，归纳、总结电路元件参根据实验观测结果，归纳、总结电路元件参根据实验观测结果，归纳、总结电路元件参根据实验观测结果，归纳、总结电路元件参数对呼应的影响。数对呼应的影响。数对呼应的影响。数对呼应的影响。uu误差分析误差分析误差分析误差分析 。uu心得领会及其他。心得领会及其他。心得领会及其他。心得领会及其他。
