整理一阶电路的仿真实验文档格式.docx

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τ越大，暂态响应所待续的时间越长即过渡过程时间越长。

反之，τ越小，过渡过程的时间越短。

2、放电过程

RC电路的放电过程是电容器的初始电压经电阻R放电，此时电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应，即为零输入响应。

在图1中，让开关K于位置1，使初始值Uc（0-）=US，再将开关K转到位置2。

电容放电由方程，

可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：

三、实验内容

1、RC电路充电过程

（1）在EWB软件的元器件库中，选择直流电压源、接地符号以及所需的电阻、电容、双掷开关等，电容C=μF（一位同学学号最后两位）），电阻R=KΩ（另一位同学学号最后两位）。

按照图2接线，并从仪器库中选择示波器XSC接在电容器的两端。

（2）启动仿真运行开关，手动控制电路中的开关切换，开关置于1点，电源通过电阻对电容充电。

观测电容的电压变化，移动示波器显示面板上的指针位置，记录电容在不同时间下的电容电压，填在表1中。

表1RC电路充电

充电时间t2（s）

注：

（近似τ值）

τ

2τ

3τ

4τ

5τ

测量值Uc（V）

理论值Uc（V）

2、RC电路放电过程

将电容充电至10V电压，手动控制电路中的开关切换，将开关K置于3点，电容通过电阻放电。

观测方法同上，数据记在表2中。

表2RC电路放电

放电时间t2（s）

3、RC电路时间常数的影响

按图2接线，按下面4种情况选取不同的R、C值，用示波器观察uc（t）波形的变化，电路充电和放电的快慢情况，并将其描绘下来。

（1）电容C=μF（一位同学学号最后两位/100）），电阻R=KΩ（另一位同学学号最后两位）

（2）电容C=μF（一位同学学号最后两位*100）），电阻R=KΩ（另一位同学学号最后两位）

（3）电容C=μF（一位同学学号最后两位）），电阻R=KΩ（另一位同学学号最后两位*100）

（4）电容C=μF（一位同学学号最后两位）），电阻R=KΩ（另一位同学学号最后两位/100）

四、思考与报告要求

1、绘制出电容充电及放电过程，并做出必要的说明。

2、RC充电电路和放电电路中电容电压变化规律的数学表达式是什么？

并与仿真实验结果进行比较。

3、时间常数的计算公式是什么，其值大小对一阶电路过渡过程的影响如何？

仿真实验2正弦激励下RC电路的过渡过程

1、研究RC电路在正弦交流激励情况下，响应的基本规律和特点。

1、正弦交流波激励下的响应

图1RC电路在正弦交流激励情况下的响应

设输入到RC电路的正弦电压为uS=USmcos（ωt+ψ），t>

0，为初相角，电路方程为：

设电容的初始电压为U0，即uC（0–）=U0,微分方程的解由稳态响应和瞬态响应构成。

瞬态响应：

，求解得到：

稳态响应：

全响应：

其中，K=U0-Ucmcosϕu，

，

。

（1）按图2接线，在EWB软件的电源库中选取交流电压源，参数设置：

幅值为2V，频率为50Hz，初相角为0°

C=0.01μF，R=1KΩ。

用示波器观察uc（t）波形的变化情况，并将其描绘下来。

图2

（2）R、C不改变，按下面3种情况选取交流电压源不同的参数。

①幅值为2V，频率为50Hz，初相角为-180°

~+180°

，间隔30°

；

②频率为50Hz，初相角为0°

，幅值范围是1-10V，间隔2V；

③幅值为2V，初相角为0°

，频率为0~1KHz，间隔200Hz。

1、给出仿真电路和仿真结果。

2、绘制各种激励下的响应，并做出必要的说明。

3、正弦波三个参数（振幅、角频率和初相位）对一阶电路过渡过程的影响如何？

仿真实验3方波激励下RC电路的过渡过程

发现规划环境影响报告书质量存在重大问题的，审查时应当提出对环境影响报告书进行修改并重新审查的意见。

1、研究RC电路在方波激励下，响应的基本规律和特点。

2.环境影响评价工作等级的划分依据2、学习基本微分电路和积分电路的结构特征，掌握其波形变换作用。

2）预防或者减轻不良环境影响的对策和措施。

主要包括预防或者减轻不良环境影响的政策、管理或者技术等措施。

1、方波激励下的响应

3）按行业分。

国家污染物排放标准分为跨行业综合性排放标准和行业性排放标准。

对于RC电路的方波响应，在电路的时间常数远小于方波周期时，可以视为零状态响应和零输入响应的多次过程。

方波的前沿相当于给电路一个阶跃输入，其响应就是零状态响应，方波的后沿相当于在电容具有初始值uc（0-）时把电源用短路置换，电路响应转换成零输入响应。

由于方波是周期信号，可以用普通示波器显示出稳定的图形，以便于定量分析。

本实验采用的方波信号的频率为1000Hz。

为了用示波器观察电路的暂态过程，需采用图1所示的周期性方波uS作为电路的激励信号，方波信号的周期为T，只要满足T≥10τ，便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。

四、环境影响的经济损益分析

规划审批机关在审批专项规划草案时，应当将环境影响报告书结论以及审查意见作为决策的重要依据。

图1图2

电阻R、电容C串联与方波发生器的输出端连接，用示波器观察电容电压uC，便可观察到稳定的指数曲线，如图2所示，在荧光屏上测得电容电压最大值

环境影响评价工程师课主持进行下列工作：

取

，与指数曲线交点对应时间ｔ轴的ｘ点，则根据时间ｔ轴比例尺（扫描时间t/cm），该电路的时间常数

A.国家根据建设项目影响环境的范围，对建设项目的环境影响评价实行分类管理2、微分电路和积分电路

在方波信号uS作用在电阻R、电容C串联电路中，当满足电路时间常数τ远远小于方波周期T的条件时，电阻两端（输出）的电压uR与方波输入信号uS呈微分关系，

该电路称为微分电路。

当满足电路时间常数τ远远大于方波周期T的条件时，电容C两端（输出）的电压uC与方波输入信号uS呈积分关系，

四、安全预评价

仍以森林为例，营养循环、水域保护、减少空气污染、小气候调节等都属于间接使用价值的范畴。

该电路称为积分电路。

微分电路和积分电路的输出、输入关系如图3（a）、（b）所示。

图3微分电路和积分电路

（1）按图4接线，调整信号发生器，使之产生1KHz、VP-P=2V的稳定方波。

图4

（2）按下面4种情况选取不同的R、C值。

①C=1000PF，R=10KΩ；

②C=1000PF，R=100KΩ；

③C=0.01μF，R=1KΩ；

④C=0.01μF，R=100KΩ。

计算时间常数与方波脉宽的关系，用示波器观察电容电压uc（t）波形的变化情况，并将其描绘下来。

（3）重复上述过程，用示波器观察电阻电压uR（t）波形的变化情况，并将其描绘下来。

2、绘制方波激励下的响应，并做出必要的说明。

3、时间常数的大小对一阶电路过渡过程的影响如何？

4、构成微分电路和积分电路的条件是什么？

仿真实验4二阶电路响应

1、观测二阶电路零状态响应的基本规律和特点。

2、分析电路参数对二阶电路响应的影响。

3、观察零状态响应，学习判定电路动态过程的性质。

二、实验原理与说明

1、二阶电路的响应

线性网络中，当含有电感L、又含有电容C时，称为二阶电路，如图1所示。

根据基尔霍夫定律，电路中电压、电流，可用二阶微分方程表达：

为便于分析并解答，现以电容C对R、L放电为例，具体分析图2所示电路，其对应的二阶微分方程为:

设初始值为：

uc（0+）=uc（0-）=U0,,I（0+）=I（0-）=0,上式微分方程的解为

式中A，B是由初始条件决定的常数，P1，P2是微分方程的特征方程的根，且有:

令：

（称衰减系数）

（称固有振荡角频率）

（ωd称振荡角频率）

则：

显然，电路的响应与电路参数有关，当电路参数为不同值时，电路的响应可能出现以下情况：

（1）当R>

2

时，称为非振荡（过阻尼）放电过程。

其响应为

（2）当R=2

时，称为临界（临界阻尼）状态，其响应为

（3）当R<

时，称为衰减振荡（欠阻尼）放电过程。

其响应为：

（4）当R=0时，称为等幅振荡（无阻尼）过程。

1、在EWB软件中建立如图1所示电路，c选1000PF电容，L为25mH，R为10KΩ。

电压源选2V。

电容两端接入示波器。

2、观察R、L、C串联电路响应，观测电路响应波形。

3、调整电阻R值，分别将R设置为0KΩ，5KΩ和50KΩ，记录不同参数时，观察uc（t）几种状态并记录波形。

1、给出仿真电路和仿真结果，记录不同参数时二阶电路响应波形。

2、总结二阶电路零状态响应的特点及其参数对电路响应的影响。