電路分析實(shí)驗(yàn)箱--二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)的研究

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1、學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法研究二階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)，了解電路元件參數(shù)對響應(yīng)的影響。
2、觀察、分析二階電路響應(yīng)的三種狀態(tài)軌跡及其特點(diǎn)，以加深對二階電路的認(rèn)識(shí)與理解。
 
二、實(shí)驗(yàn)原理
一個(gè)二階電路在方波正、負(fù)階躍信號(hào)的激勵(lì)下，可獲得零狀態(tài)與零輸入響應(yīng)，其響應(yīng)的變化軌跡決定于電路的固有頻率，當(dāng)調(diào)節(jié)電路的元件參數(shù)值，使電路的固有頻率分別為負(fù)實(shí)數(shù)、共軛復(fù)數(shù)及虛數(shù)時(shí)，可獲得單調(diào)地衰減，衰減振蕩和等幅振蕩的響應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)中可獲得過阻尼、欠阻尼和臨界阻尼三種響應(yīng)圖形。
簡單而典型的二階電路是一個(gè)RLC串聯(lián)和GCL并聯(lián)電路，這二者之間存在著對偶關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)僅對GCL并聯(lián)電路進(jìn)行研究。
 
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
 

序號(hào)	名稱	型號(hào)與規(guī)格	數(shù)量	備注
1	脈沖信號(hào)發(fā)生器		1
2	雙蹤示波器		1
3	動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板		1

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板與實(shí)驗(yàn)八相同，如圖8-3所示。利用動(dòng)態(tài)線路板中的元件與開關(guān)的配合作用，組成如圖9-1所示的GCL并聯(lián)電路。

圖9-1
令R1=10kΩ，L=4.7mH，C=1000pF，R2為10kΩ可調(diào)電阻器，令函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出為Um=3V，f=1KHz的方波脈沖信號(hào)，輸出端接至上圖的激勵(lì)端，同時(shí)用同軸電纜線將激勵(lì)端和響應(yīng)輸出端接至雙蹤示波器前的YA和YB兩個(gè)輸入口。
1、調(diào)節(jié)可變電阻器R2之值，觀察二階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)由過阻尼過渡到臨界阻尼，最后過渡到欠阻尼的變化過渡過程，分別定性地描繪、記錄響應(yīng)的典型變化波形。
2、調(diào)節(jié)R2使示波器熒光屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的欠阻尼響應(yīng)波形，定量測定此時(shí)電路的衰減常數(shù)α和振蕩頻率ω_d。
3、改變一組電路參數(shù)，如增、減L或C之值，重復(fù)步驟2的測量，并作記錄。隨后仔細(xì)觀察，改變電路參數(shù)時(shí)，ω_d與α的變化趨勢，并作記錄。

電路參數(shù) 實(shí)驗(yàn)次數(shù)	文件參數(shù)				測量值
	R1	R2	L	C	α	ωd
1	10KΩ	調(diào)至某一欠阻尼態(tài)	4.7mH	1000pF
2	10KΩ		4.7mH	0.01uF
3	30KΩ		4.7mH	0.01uF
4	10KΩ		10mH	0.01uF

 
五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1、調(diào)節(jié)R2時(shí)，要細(xì)心，緩慢，臨界阻尼要找準(zhǔn)。
2、觀察雙蹤時(shí)，顯示要穩(wěn)定，如不同步，則可采用外同步法觸發(fā)（可以看示波器說明）。
 
六、預(yù)習(xí)思考題
1、根據(jù)二階電路實(shí)驗(yàn)線路元件的參數(shù)，計(jì)算出處于臨界阻尼狀態(tài)的R2之值。
2、在示波器熒光屏上，如何測得二階電路零輸入響應(yīng)欠阻尼狀態(tài)的衰減常數(shù)α和振蕩頻率ω_d？
 
七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、根據(jù)觀測結(jié)果，在方格紙上描繪二階電路過阻尼，臨界阻尼和欠阻尼的響應(yīng)波形。
2、測算欠阻尼振蕩曲線上的α與ω_d。
3、歸納、總結(jié)電路元件參數(shù)的改變，對響應(yīng)變化趨勢的影響。