电网络实验4二阶RLC电路的暂态响应

实验报告课程名称：电网络分析指导老师：张红岩成绩：__________________实验名称：二阶RLC电路的暂态响应实验类型：________________同组学生姓名：__________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1、学习二阶动态电路响应的测量方法，了解元件参数对相应波形的影响；2、观察、分析二阶电路响应的三种不同情况及其特点，加深对二阶电路响应的认识和理解；3、掌握二阶电路状态轨迹的测量方法；4、从欠阻尼响应曲线中计算动态响应的特性参数。二、实验内容和原理实验内容：1、在示波器上观察二阶电路的过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种暂态形式。记录临界电阻值，欠阻尼电路参数α、ωd。实验电路由组件DG08上的电阻、电容、电感和号源提供的脉冲信号及可变电阻箱构成。2、观测在电路在三种不同状态下的状态轨迹。实验原理：1、二阶电路：用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路，可以用下述二阶线性常系数微分方程来描述：s2U2cccudtduRCdtudLC（1-1）初始值为CICidttduUuLtcc000)0()()0(求解该微分方程，可以得到电容上的电压uc(t)。式（1-1）的特征方程为：01pp2RCLC特征值为：20222,11)2(2pLCLRLR衰减系数（阻尼系数）：LR2自由振荡角频率（固有频率）LC10专业：电子信息工程姓名：彭嘉乔学号：3130104084日期：2015.04.21地点：东3-206临界阻尼：振荡角频率：2220d2LRLC12、二阶电路的零状态响应:电路图：R151ΩR21kΩKey=A100%C1100nFL110mH4V1400Hz5V0XSC1ABExtTrig++__+_50021当选择不同的R、L、C参数时，会产生三种不同状态的响应，即过阻尼、欠阻尼和临界阻尼三种状态。(1)当时，，电路中的电阻过大，称为过阻尼状态。电压、电流响应呈现出非周期性衰减的特点，如下图所示：过阻尼状态时的电压、电流波形(2)当时，，电路中的电阻过小，称为欠阻尼状态。电压、电流响应具有衰减振荡的特点。这时，特征根是一对共扼复根，其中阻尼振荡角频率，电压、电流波形如下图所示：欠阻尼状态时的电压、电流波形(3)当时，，电路中的电阻适中，称为临界状态。此时，，暂态过程界于非周期与周期之间，其本质属于非周期暂态过程。3、欠阻尼状态时的衰减系数和振荡周期的测量方法：当电路处于欠阻尼状态时，零状态响应的表达式为其振荡波形如下图所示。用示波器读取及、，则衰减系数/Tα，阻尼振荡角频率，谐振角频率。欠阻尼状态时衰减系数和振荡周期的测量三、主要仪器设备信号源、DG08实验组件、可变电阻箱、示波器。四、实验数据记录和处理1、暂态形式过阻尼（R=1500Ω）临界阻尼（894Ω）：欠阻尼（50Ω）：2、状态轨迹过阻尼（R=1500Ω）临界阻尼（894Ω）：欠阻尼（50Ω）：3、具体数据U1mU2mTdR2.51V1.12V288μs50Ω五、实验结果与分析欠阻尼时衰减系数α：理论值===实测值相对误差震荡角频率ω：理论值实测值相对误差六、讨论、心得通过本次实验我学习二阶动态电路响应的测量方法，了解元件参数对相应波形的影响，观察、分析二阶电路响应的三种不同情况及其特点，加深了对二阶电路响应的认识和理解，成功地从欠阻尼响应曲线中计算动态响应的特性参数，我还在测量二阶电路状态轨迹的过程中再次加深了对示波器的理解，收益颇丰。2015.04.22