南工程电路上机实验报告张瑞明Word文档下载推荐.docx

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响应和阶跃响应

班级名称继保101

学生姓名张瑞明

学号206100332

实验时间2012.5.22

实验地点工程实践中心9-229

实验报告成绩：

评阅教师签字：

年月日

1、实验目的

1、研究RLC串联电路中，在不同参数下，响应表现为非振荡或振荡的性质，加深对二阶电路的认识。

2、熟悉Multisim9仿真软件的具体操作及应用。

3、通过仿真，分析RLC二阶串联电路参数对响应波形的影响。

二、原理简述

能用二阶微分方程描述的电路称为二阶电路，它在电路结构上含有两个独立的动态电路元件。

在二阶电路中，给定的初始条件应有两个，它们由储能元件的初始值决定。

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：

与电路结构参数相关的两个特征根为：

A1,A2由初始条件：

所决定。

（1）当

，特征根

为两个不相等的负实根，电路的动态响应为非振荡性的，称为过阻尼振荡。

（2）当

为两个相等的负实根，电路的动态响应为非振荡性的，称为临界阻尼情况。

（3）如果

为一对不相等的共复数，电路的动态响应为振荡性的，称为欠阻尼情况。

三、实验接线图

（a）临界阻尼响应，R=2kΩ时，开关从上拨到下时，如图9.65所示。

图9.65RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应

（b）R=5kΩ时，零输入响应过阻尼电路，电路如图9.66所示。

图9.66零输入响应过程阻尼电路

（开关从上到下是零输入响应，开关从下到上是阶跃响应）

（c）欠阻尼，R=10Ω时，电路如图9.67所示。

图9.67响应欠阻尼电路

（开关从上到下是零输入响应，开关从下是阶跃响应）

（d）等幅振荡，R=0Ω时。

电路如图9.68所示。

图9.68等幅电路

四：

仿真结果

图9.69零输入响应临界阻尼波形

图9.70阶跃响应临界阻尼波形

图9.71零输入响应过阻尼波形

图9.72阶跃响应过阻尼波形

图9.73零输入响应欠阻尼波形

图9.74阶跃响应欠阻尼波形

图9.75零输入响应等幅波形

图9.76阶跃响应等幅波形

五、结论

在本次上机实验课上，经过范老师的细心讲解，让我们利用Multisim9软件对RLC串联电路的方波响应进行了仿真测试，得出了二阶电路系统的响应随电阻变化（阻尼比不同）而变化的情况，揭示了阻尼比系数和响应曲线之间的关系。

只要适当调整R的参量数值，并对虚拟实验仪器进行合理设置，便可得到理想的RLC串联电路的过阻尼、临界阻尼、欠阻尼衰减振荡、等幅振荡时的零输入响应波形和阶跃响应波形，从而形象、准确地反应RLC电路中阻尼振荡的全过程，进而体现了二阶系统的动态性能。

电阻R很小的时候，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，电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。

当电阻R很大时能量来不及交换就再在电阻中消耗掉了，电路只发生单纯的积累或释放能量的过程，所以当

时，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。

零输入响应中，电容在整个过程中一直释放储存的电能，电流始终不改变方向，当t=0时，i=0,当t→∞时，i=0，所以在放电过程中电流必然要经历从小到大再趋于零的变化，电流达到最大值的时候之前，电感吸收能量，建立磁场，之后电感释放能量，磁场逐渐衰减，趋向消失。

当

时，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程，在电磁振荡中，临界阻尼与欠阻尼和过阻尼相比，系统从运动趋于平衡所需的时间最短。

当R=0时，电路为等幅振荡，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

的量。

6、实验心得体会

在这次上机实验过程中，虽然只有短短几个小时的训练，但使我感触颇深。

在初步掌握了Multisim9仿真软件的使用方法后，我便用它将以前在电路课上学到的知识模拟了一遍，开始只是觉得好玩，不用像课堂上那样只是一味的听老师讲解，也可以自己根据自己的想法随意设计电路图，然后看它的实际效果如何；

但是，慢慢的，我觉得，这个软件的价值不仅在于只是一味的验证过往的结论及直观的帮助理解课堂上不懂的知识，更对于科研人员有很大的帮助，有了这个软件，搞科研的就可以对自己的研究做一个直观的模拟，然后在投入实践中。

Multisim9这个软件真的是集前人智慧于一体的知识结晶，而且对于学电搞电的人来说，安全是最最重要的，因而在软件上进行模拟可以将安全问题完全规避。

在以后学习电路以及其他与之有关的课程时，我都可以用它来模拟实验课堂上所讲到的理论知识，通过实验感受到理论知识的正确性，达到知行结合，从而达到更好的学习效果；

以及将自己的突发奇想在上面进行一番模拟研究，相信那样会使我的生活更加丰富多彩。

非常感谢老师给了我这次认识实践的机会，因为这个软件真的使我受益匪浅。