一阶动态响应(电路分析)

2016-5-7 电路分析仿真大作业 仿真实验二：一阶动态电路响应仿真实验 学号：******** 姓名：*** 一、实验目的 1、研究一阶动态电路的零输入响应、零状态响应及完全响应的特点和规律。掌握测量一阶电路时间常数的方法。 2、理解积分和微分电路的概念，掌握积分、微分电路的设计和条件。 3、用mu ltisim 仿真软件设计电路参数，并观察输入输出波形。 二、实验原理 1、零输入响应和零状态响应波形的观察及时间常数 的测量。 当电路无外加激励，仅有动态元件初始储能释放所引起的响应——零输入响应；当电路中动态元件的初始储能为零，仅有外加激励作用所产生的响应——零状态响应；在外加激励和动态元件的初始储能共同作用下，电路产生的响应——完全响应。 以一阶RC 动态电路为例，观察电路的零输入和零状态响应波形，其仿真电路如图 1（a）所示。 )(tui)(tuott2/TT2/3T00T2TT22/3T2/TSUSU （a） （b） 图 1 一阶RC 动态电路 方波信号作为电路的激励加在输入端，只要方波信号的周期足够长，在方波作用期间或方波间隙期间，电路的暂态响应过程基本结束（52/T）。故方波的正脉宽引起零状态响应，方波的负脉宽引起零输入响应，方波激励下的)(tui和)(tuo的波形如图 1（b）所示。在)2/0(Tt，的零状态响应过程中，由于T，故在2/Tt 时，电路已经达到稳定状态，即电容电压SoUtu)(。由零状态响应方程 )1()(/tSoeUtu 可知，当2/)(SoUtu时，计算可得69.01 t。如能读出1t 的值，则能测出该电路的时间常数 。 2、RC 积分电路 由 RC 组成的积分电路如图 2（a）所示，激励)(tui为方波信号如图 2（b）所示，输出电压)(tuo取自电容两端。该电路的时间常数2TRC （工程上称 10 倍以上关系为远远大于或远远小于关系。），故电容的充放电速度缓慢，在方波的下一个下降沿（或上升沿）到来时，充放电均未达到稳态，输出波形如图2（c）所示，为近似三角波，三角波的峰值E'E。 故RtuRtutiiR)()()(，因而dttuRCdttiCtutuico)(1)(1)()(，所以输出电压近似地与输入电压的积分成正比。 )(tuo)(tuiRC积分电路)(aiuEE0t'E0out'E输入激励信号)(b积分电路响应波形)(c 图1 3、RC 微分电路 由 RC 组成的微分电路如图3（a）所示，激励)(tui为方波信号如图3（b）所示，输出电压)(tuo取自电阻两端。该电路的时间常数2TRC ，故电容的充放电速度非常快...