电力工程学院实验报告格式.docx

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电力工程学院实验报告格式

南京工程学院

电力工程学院

2010/2011学年第二学期

实验报告

课程名称电路实验

（二）

实验名称RLC串联电路的零输入

响应和阶跃响应

班级名称继保092

学生姓名何帅

学号206090433

同组学生姓名韩富元

实验时间2011.05.09

实验地点工程实践中心9号楼

实验报告成绩：

评阅教师签字：

年月日

电力工程学院二〇〇七年制

一、实验目的

1．熟悉Multisim9的具体操作，学会使用Multisim9对电路仿真分析。

2．通过仿真，分析RLC二阶串联电路参数对响应波形的影响。

3．更深入的理解RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应

二、原理简述

RLC串联电路为典型的二阶电路。

可以用二阶微分方程

来描述。

二阶电路在无外施激励的情况下，仅由储能元件的初始状态引起的响应为二阶电路的零输入响应。

RLC串联电路的零输入响应，它可用下述线性二阶常微分方程描述：

微分方程的两个特征根为：

A1,A2由初始条件：

所决定。

当电路参数不同时，响应一般有三种形式：

（1）当

，则P1、P2为两个不相等的实根，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。

（2）当

，则P1、P2为两个相等的负实根，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程。

（3）如果

，则P1、P2为两个不相等的共轭根，电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。

二阶电路的阶跃响应

可描述开关的动作，在t=0时接通电源

三、实验接线图

如图1所示，当R变化时，分别观察：

过阻尼、临界阻尼、欠阻尼衰减震荡、等幅震荡时的uc的零输入响应波形和阶跃响应波形。

图1RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应

（注：

接线图中，开关从上到下是零输入相应，开关从下到上是阶跃响应）

（a）临界阻尼响应，R=2kΩ时

图2零输入响应电路

（b）R=5kΩ时，零输入响应过阻尼电路

图3过阻尼响应电路

（c）R=10Ω时，欠阻尼响应

图4欠阻尼响应电路

（d）R=0Ω时,等幅振荡电路

图5等幅电路

四、仿真结果

1．零输入响应临界阻尼电路，R=2kΩ时。

开关从上拨到下时，示波器上显示的零输入响应临界阻尼波形如下图：

图6零输入响应临界阻尼波形

开关从下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应临界阻尼波形如下图：

图7阶跃响应临界阻尼波形

2．零输入响应过阻尼电路，R=5kΩ时，开关从上拨到下时，示波器上显示的零输入响应过阻尼波形如下图。

图8零输入响应过阻尼波形

开关从下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应过阻尼波形如下图

图9阶跃响应过阻尼波形

3．欠阻尼，R=10Ω时，开关从上拨到下时。

示波器上显示的零输入响应欠阻尼波形如

下图：

图10零输入响应欠阻尼波形

开关下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应欠阻尼波形如下图。

图11阶跃响应欠阻尼波形

4．等幅振荡，R=0Ω，时开关从上拨到下时，示波器上显示零输入响应等幅波形如下图。

图12零输入响应等幅波形

开关从下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应等幅波形如下图：

图13阶跃响应等幅波形

五、结论

当

时，L,C之间能量的交换占主导作用，电阻消耗的能量较小，在整个过程中，波形将呈现衰减振荡的状态，将周期性地改变方向，储能元件也将周期性地交换能量，所以当

时，电路的动态响应波形为欠阻尼的振荡放电过程。

当

时，电路中的能量来不及交换就再在电阻R上消耗掉了，电路只发生单纯的积累或释放能量的过程，所以电路的动态响应波形为临界阻尼的非振荡放电过程。

当

时，即电阻更大时电路的动态响应波形为过阻尼的非振荡放电过程。

当R=0时，电路的动态响应波形为等幅振荡，电路中电压或电流的振荡副度保持不变，振荡过程中不消耗能量。

六、实验心得、体会

通过本次实验，我基本上学会了使用Multisim软件设计电路和分析电路，使我更深入的了解RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应的特点。

Multisim是一款很好很有用的软件，可以通过仿真，不用亲自动手连线，就能很深入的知道电路的特点，使人更好的理解电路分析电路，方便了人们的学习和研究。

今后我还要更进一步的学习如何使用这款软件，使我能更好的学习和理解电路。