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第9章　动态电路暂态过程的测量

第9章　动态电路暂态过程的测量. 9.1　暂态过程及其测量方法简介 9.2　一阶 RC 电路暂态过程 9.3　二阶 RLC 串联电路暂态过程. 9.1　暂态过程及其测量方法简介. 图9.1　一阶电路 a)RC电路　b)RL电路. 9.1　暂态过程及其测量方法简介. 图9.2　二阶RLC串联电路. 9.2　一阶 RC 电路暂态过程. 1.实验目的 2.实验原理简介 3.实验仪器与设备 4.预习要求 5.实验内容 6.实验报告要求. 1.实验目的.

donnan
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第9章　动态电路暂态过程的测量

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Presentation Transcript

  1. 第9章　动态电路暂态过程的测量 9.1　暂态过程及其测量方法简介9.2　一阶RC电路暂态过程9.3　二阶RLC串联电路暂态过程

  2. 9.1　暂态过程及其测量方法简介 图9.1　一阶电路a)RC电路　b)RL电路

  3. 9.1　暂态过程及其测量方法简介 图9.2　二阶RLC串联电路

  4. 9.2　一阶RC电路暂态过程 1.实验目的2.实验原理简介3.实验仪器与设备4.预习要求5.实验内容6.实验报告要求

  5. 1.实验目的 1) 学习使用示波器观察一阶RC电路的响应，掌握一阶电路时间常数的测定方法。2) 了解信号源内阻及负载对信号源输出的影响。3) 掌握实现微分与积分运算的基本电路，了解二者的共同特点与区别。

  6. 2.实验原理简介 (1) 一阶RC电路的响应(2) 时间常数的实验测定方法(3) 利用一阶RC电路实现微分与积分运算

  7. (1) 一阶RC电路的响应 图9.3　一阶RC电路及其响应a)一阶RC电路　b)零输入响应曲线　c)零状态响应曲线

  8. (2) 时间常数的实验测定方法 图9.4　示波器测量时间常数

  9. (3) 利用一阶RC电路实现微分与积分运算 9Z5.TIF

  10. (3) 利用一阶RC电路实现微分与积分运算 图9.6　积分电路及其输入输出波形a)积分电路　b)输入输出波形

  11. 3.实验仪器与设备 函数信号发生器　　1MHz 1台 双踪示波器20MHz 1台 十进制电阻箱(1-10-100-1000-10000)Ω 1只 十进制电容箱(10-4-10-3-10-2-10-1)μF 1只

  12. 4.预习要求 1) 复习一阶动态电路时域分析理论，了解时间常数与电路参数的关系。2) 研究含内阻的信号源加载后对其输出的影响。

  13. 4.预习要求 图9.7　研究负载与内阻对信号源输出的影响

  14. 5.实验内容 (1) RC电路暂态过程及时间常数的测量(2) RC微分电路的设计(3) RC积分电路的设计

  15. (1) RC电路暂态过程及时间常数的测量 表9.1　RC电路暂态过程的相关数据及波形曲线

  16. (2) RC微分电路的设计 表9.2　RC微分电路参数及波形曲线=　　/Ω

  17. (3) RC积分电路的设计 表9.3　RC积分电路参数及波形曲线=　　/Ω

  18. 6.实验报告要求 1) 画出设计的微积分实验电路图。2) 在表9.1的uC(t)输出波形中，分别给出零输入响应与零状态响应的时间段。3) 利用叠加定理将方波信号源分解为多个正、负阶跃(响应)信号，参考=0.01T的电路参数，绘制出(2个周期)对应的冲激(响应)信号。

  19. 9.3　二阶RLC串联电路暂态过程 1.实验目的2.实验原理简介3. 实验仪器与设备4. 预习要求5. 实验内容6. 实验报告要求

  20. 1.实验目的 1) 了解二阶RLC串联电路元件参数与其暂态过程的关系。2) 掌握二阶RLC串联电路过阻尼、欠阻尼状态下响应波形的观测方法。3) 掌握RLC串联电路欠阻尼状态下衰减系数与振荡角频率的时域测量及状态轨迹测量方法。

  21. 2.实验原理简介 (1) 二阶RLC串联电路的零输入响应(2) 二阶RLC串联电路的零状态响应(3) 欠阻尼状态下振荡角频率与衰减系数的测量(4) 二阶RLC电路状态轨迹的观测

  22. (1) 二阶RLC串联电路的零输入响应 1) 过阻尼状态　当电路参数满足 图9.8　二阶RLC电路

  23. (1) 二阶RLC串联电路的零输入响应 图9.9　RLC串联电路过阻尼波形

  24. (1) 二阶RLC串联电路的零输入响应 2) 欠阻尼状态　当电路参数满足

  25. (1) 二阶RLC串联电路的零输入响应 图9.10　RLC串联电路振荡波形

  26. (1) 二阶RLC串联电路的零输入响应 3) 临界阻尼状态　当电路参数满足

  27. (2) 二阶RLC串联电路的零状态响应 1)实验中调整元件参数时，应在临界阻尼附近增大电阻值达到过阻尼而迅速减小电容值达到欠阻尼。 图9.11　方波激励下的RLC串联电路波形曲线a)过阻尼波形曲线　b)欠阻尼电容电压波形曲线

  28. (2) 二阶RLC串联电路的零状态响应 2)为了得到各元件电压响应波形与激励波形的相位关系，应分别将R、L及C元件与信号源的“-”相连接，使响应波形与激励波形有公共的参考点。

  29. (3) 欠阻尼状态下振荡角频率与衰减系数的测量 欠阻尼状态下的振荡角频率ωd与衰减系数α，可以通过示波器观测电容电压的波形求得，如图9.11b所示。

  30. (4) 二阶RLC电路状态轨迹的观测 图9.12　双踪示波器观测RLC串联电路的状态轨迹a)观测电路　b)状态轨迹

  31. 3. 实验仪器与设备 函数信号发生器　　　　　　　　　1MHz 1台 双踪示波器20MHz 1台 十进制电阻箱(1-10-100-1000-10000)Ω 1只 十进制电容箱(10-4-10-3-10-2-10-1)μF 1只 十进制电感箱(或固定电感)0.1H(0.4H) 1只

  32. 4. 预习要求 1) 复习二阶动态电路时域分析理论，掌握二阶电路3种状态下的R、L、C的关系式及欠阻尼状态下衰减系数与振荡角频率表达式。2) 已知二阶RLC串联电路中L=0.4H，C=0.1μF，计算临界阻尼的电阻R的值；3) 已知信号源输出方波信号的频率为f=500Hz，电路参数选择L=0.4H及R=2kΩ。

  33. 5. 实验内容 (1) 观测并绘制过阻尼状态RLC波形曲线(2) 观测并绘制欠阻尼状态RLC波形曲线(3)测试计算ωd与α的相关数据(4) 观测并绘制uC与iL相平面状态轨迹

  34. 5. 实验内容 表9.4　二阶RLC串联电路参数及波形曲线

  35. 5. 实验内容 表9.5　欠阻尼下相关测量数据及与α的计算结果

  36. 6. 实验报告要求 1) 完成实验内容(1)~(4)的波形曲线整理工作。2) 由表9.4和表9.5中记录的相关参数与数据，根据式(9.10)与式(9.12)分别计算欠阻尼的衰减系数α与振荡角频率ωd，比较理论值与时域测量值以及状态轨迹测量值的相对误差，并分析误差产生的原因；3) 由表9.4中记录的R、L、C值，根据式(9.7)计算过阻尼状态下的tm，并与实测值比较，进行误差分析；从能量转换角度说明t>tm时电感电压出现正值的原因；

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