电路实验仿真

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 电路实验一样，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楚、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〕下降阶跃的响应〔脉冲间歇时间〕过阻尼态n |TR>2—VCi=(es t es t)L(S S )1212A/一一、u = A (S es,t S est)C(S S ) 1 22 112i= GS t es t)L(SS )1212A 乙一、u =(S es2t S es1t)C (S S ) 1 22 112临界阻尼态(TR=2—VC.Ai=一 te tLu C=A-A(1+ at)e«t.Ai=」te tLu C= A(1+ at)e«t欠阻尼态R<2—VC.Ai=e tsinwtLu C =A-A ― e tsin(wt +巾). Ai=-——e t sinwtLu C= A— e t sin(wt +巾)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u A 1 ie tsin (t)］，对下降阶跃的响应公式是 uAie tsin(t )。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lneT T 〔1-2〕T1lne T ?ln〔相邻幅值之比〕〔1-3〕这里 a 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. 实验容及步骤1.运行 Multisim 软件2. 计算元件参数，其中 R 为 5K 的可调电阻，添加电子元件、脉冲信号源以及接地符号。3. 修改脉冲信号源占空比 50 %，频率为 10KHz，幅高 A=2V。3.连接电路并参加虚拟双通道示波器，虚拟双通道示波器分别接输入信号和输出信号Uc，修改输出信号线颜色。.T调整可调电阻 R>2 日，让电路处于过阻尼状态，进展仿真，通过示波器观察电容上电压 Uc 的阶跃响应波形，并记录上、下阶跃的响应曲线。 T 调整可调电阻 R 彩2、：T，让电路处于临界阻尼状态，进展仿真...