一階動態(tài)響應(yīng)電路分析

1、一階動態(tài)響應(yīng)（電路分析）電路分析仿真大作業(yè)仿真實驗二：一階動態(tài)電路響應(yīng)仿真實驗學(xué)號：15041405 姓名：王碩一、實驗?zāi)康?、研究一階動態(tài)電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響 應(yīng)及完全響應(yīng)的特點和規(guī)律。掌握測量一階電路 時間常數(shù)的方法。sn2、理解積分和微分電路的概念，掌握積分、微 分電路的設(shè)計和條件。3、用multisim仿真軟件設(shè)計電路參數(shù)，并觀察 輸入輸出波形。二、實驗原理I=.1、零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)波形的觀察及時間 常數(shù)的測量。當(dāng)電路無外加激勵，僅有動態(tài)元件初始儲能釋 放所引起的響應(yīng)零輸入響應(yīng)；當(dāng)電路中動態(tài) 元件的初始儲能為零，僅有外加激勵作用所產(chǎn)生 的響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)；在外加激勵和動態(tài)元件

2、 的初始儲能共同作用下，電路產(chǎn)生的響應(yīng)一一完 全響應(yīng)。以一階RC動態(tài)電路為例，觀察電路的零輸入 和零狀態(tài)響應(yīng)波形，其仿真電路如圖1 (a)所 Zjs OuMk圖1 一階RC動態(tài)電路方波信號作為電路的激勵加在輸入端,只要方 波信號的周期足夠長，在方波作用期間或方波間 隙期間，電路的暫態(tài)響應(yīng)過程基本結(jié)束( T/25r)o 故方波的正脈寬引起零狀態(tài)響應(yīng)，方波的負脈寬 引起零輸入響應(yīng)，方波激勵下的, (和的波形 如圖1 (b)所示。在00, 2)的零狀態(tài)響應(yīng)過程 中,由于 rT, 故在r = 772 時，電路已經(jīng)達到穩(wěn)定 狀態(tài)，即電容電壓以)=匕。由零狀態(tài)響應(yīng)方程可知，當(dāng) llo (/) = S /

3、2 時，計算可得八=0.6%。如能讀出人的值，則能測出該電路的時間常數(shù)2、RC積分電路由RC組成的積分電路如圖2 (a)所示,勵以）為方波信號如圖2 （b）所示，輸出電壓 取自電容兩端。該電路的時間常數(shù)r = RCl （工 程上稱10倍以上關(guān)系為遠遠大于或遠遠小于關(guān) 系。），故電容的充放電速度緩慢，在方波的下一 個下降沿（或上升沿）到來時，充放電均未達到 穩(wěn)態(tài)，輸出波形如圖2（C）所示，為近似三角 波，三角波的峰值 E o故i沖普,lxK因而叫（0 = f = lkHz的方波。在雙蹤示波器中同時 觀察M)和 的波形。E)丈呦 Mm如e mcuimi 仿uxm*t)asei童口環(huán)耳ES S3-

4、S 匕?！癑 fiQX0 匕協(xié)夬*0(0訂必口“ YOP0 1 Sfo 思考題1、什么樣的電信號可以作為一階RC電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵信號?答：階躍信號可作為RC 階電路零輸入響應(yīng) 激勵源；脈沖信號可作為RC 階電路 零狀態(tài)響應(yīng)激勵源；正弦信號可作為RC 一階電 路完全響應(yīng)的激勵源， 2、當(dāng)電容具有初始值時，RC電路在階躍激勵 下是否會出現(xiàn)沒有暫態(tài)的現(xiàn)象，為什么？ 答：要看電容電壓的初始值大小及極性，只有在 電容初始電壓的極性、大小完全與突加激勵相同 的條件下，才不會出現(xiàn)過渡暫態(tài)變化。3、在研究方波激勵積分電路的響應(yīng)時，由于 rT, 使得響應(yīng)波形 c(0 在 T/2 時間內(nèi)

5、無法達到穩(wěn) 態(tài)值，故不能通過實驗方法測量值。但在積分 電路的響應(yīng)波形中包含了時間常數(shù)的信息，應(yīng) 用什么方法測量值？ 答：由RC組成的積分電路如圖2 (a)所示， 激勵以)為方波信號如圖2 (b)所示，輸出電壓取自電容兩端。該電路的時間常數(shù)(工 程上稱10倍以上關(guān)系為遠遠大于或遠遠小于關(guān) 系故電容的充放電速度緩慢，在方波的下一 個下降沿(或上升沿)到來時，充放電均未達到 穩(wěn)態(tài)，輸出波形如圖2 (c)所示，為近似三角 波，三角波的峰值O故= Uc(t) = * J idt Q右J udt 9所以輸出電壓近似 地與輸入電壓的積分成正比。答：R= T /C； T =RC4、若將一階RC電路改為一階RL

6、電路，對于 方波激勵，電路的響應(yīng)波形又會怎樣？答：若將一階R搜索C電路改為一階RL電路, 對于方波激勵，電路的響應(yīng)波形又會怎樣由三角 波變成尖脈沖。5、能否用RL電路設(shè)計積分或微分電路，如果 能，電路參數(shù)設(shè)計需滿足什么條件？ 答：積分電路：TT, r很大，則i充電速此輸出度越來越慢 uO(C = u7?(f) = 心 * dtL J 信號電壓近似于輸入信號的電壓的積分成正比， 輸入信號為方波信號時，輸出信號電壓為三角波 信號。附上電感仿真圖E5 文口念診0 MCUMJ 皿$ 抄多 ZMOJgnrgj 口血 輕空兇aBS0-QXffini ” 1r. .-JxjO 3 一序rz-iiYA :細 B* 2g)1 f2咤 ZIW5 o.cco確積分電路、傾她:：0艸# 2巴 r荻汝溝：0iS*A-22S0VZZWVavH : SSSKb 2532V 2 R2 O.OMVt&itl - Muldsim -tftltl *1htzJUi 上B 龍0刃 Ml) V. a3 MCVIMI 仿n硝w 也Ee回 SGi 慮匚