《电路分析》实践报告(参考)

«电路分析》实践

报告

专业光伏材料及应用

学生姓名

准考证号

指导教师

年月

动态电路的研究

一、实验目的及要求：

①认识和了解双踪示波器、信号发生器的基本功能和使用方法；

②学习使用示波器和信号发生器进行电路实验，观察和测量信号波形；

③观察和测定RC—阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应，观察元件

参数对响应的影响；

④学习动态电路时间常数的测量方法；

⑤观察、测定二阶动态电路的零输入响应和零状态相应波形；

⑥观察和分析二阶动态电路响应的三种状态轨迹及特点，了解电路元件参数

对响应的影响。

二、所用仪器、设备

TFG2066DD型函数信号发生器，SS-7802A双踪示波器，Tektorix TDS102理数字式可存储双踪示波器，电阻、电容和电感元件若干

三、实验原理

1、激励信号

信号发生器输出的周期性方波信号可以用来模拟重复性的阶跃激励信号，方波的正跳变相当于阶跃激励信号，负跳变后相当于激励信号回归到零。只要所选择的方波重复周期T远大于电路的时间常数T <一般取T>5 T),在这样的方波信号的激励下，电路中的响应就分别等于同等于电路接通时的零状态响应和断开时的零输入响应过程。

2、RC—阶电路阶跃激励下的动态响应

下图所示的RC —阶电路其零输入响应分别按指数规律衰减和增长，过渡过程的长短决定于电路的时间常数T。在观察零输入响应波形的同时，还可以用示波器的时间和频率差值<△ T)及电压差值<△ U)测量功能，结合起来测量时间常数T。

根据一阶微分方程的求解得知％(0二旳*就。当|丨时，

%翡1=匚：■澱爭仏。此时所对应的时间就等于T。也可用零状态响应波形增加到皿③沁时所对应的时间测得。

一个简单的RC串联电路，在周期为T的方波序列脉冲激励下，将电阻两端

电压••作为响应输出且当'<>T/2时,〕即成为三角波电压。

3、二阶电路

二阶电路在节约信号的激励下，将会出现暂态过渡过程，其相应的变化轨迹取决于电路的固有频率。当调整电路中元件的参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复

数及虚数时，可获得单调衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应特性，实验中可观察到欠阻尼、临界阻尼和过阻尼等典型响应波形。

典型的二阶电路有RLC串联电路和GLC并联电路，如下图：

1 1 du s

以一为输入输出方程为：,其中，‘'人'，跖芒血四、实验方法与步骤

a. RC—阶电路

1.从电路板上选R=10kQ，C=3300pF按电路图所示电路连接，脉冲信

号发生器输出的Um=3Vf=1kHz的方波电压信号，并通过同轴电缆线将激励信

号Ui和Uc的信号分别连接至示波器的两个输入口Ya和Ybo观察示波器屏幕

上激励与响应的变化规律，算出时间常数T ;少

量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。

2.令R = 10K Q，C = 0.1卩F，观察并描绘响应的波形，继续增大C 之

值，定性地观察对响应的影响。

3.令C = 0.01卩F，R = 100 Q,组成微分电路。在同样的方波激励

信号

R ,并作记录。

b.二阶动态电路

利用动态电路板中的元件与开关的配合作用，组成GCL并联电路。

令R仁10©丄=15mH,C=0.01uF,R2为10KQ可调电阻，令脉冲信号发生器的输出为Um=5V, f=1KHz的方波脉冲，通过同轴电缆接至上图的激励端，同时用同轴电缆将激励端和响应输出接至双踪示波器的YA和YB两个输入口。

1.调节可变电阻器R2之值，观察二阶电路的零输入响应和零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定性地描绘、记录响应的典型变化波形。

2.用万能表分别测出3中状态下R2的具体值。

五、实验结果与数据处理

<一）示波器和信号发生器的使用。

1.双踪示波器、函数信号发生器的了解和使用。

2.用示波器观察和测量电压信号。

<1）将示波器的扫描频率调整为200卩s, y轴灵敏度调整为200mV用信号发生器分别产生1V的：

方波：

正弦波：三角波：

锯齿波：

<2 ）用正弦波信号测出电阻电路两电阻分压及总电压: 扫描频率：500卩s 丫轴灵敏

度：200mV

电路图：

实验图像:

放大后:

U 总=1040mV UR1=680mV UR2=380mV <3）李萨育图形的观察

B路输入200HZ A路输入300HZ

<二）一阶电路阶跃激励下的动态响应

扫描频率200卩s, 丫轴灵敏度500mV

电路图：[ZJ

第一组：R=10k, C=3300pF

Us&UcUs&UR

左侧图：至U 0.632US时T=0.15 • 200us=3.0x10-5 s右侧电阻分压图，下同丿里论L L； T 1=RC1=10k- 3300pF=3.3x10-5 s

波形分析：此为微分电路，电压值开始很快上升，然后缓慢上升，逐渐向Us靠拢。

当Uc=0.632Us时，既t=T，所对应的时间为时间常数T。＜满足T vT/2的条件）

第二组：R=10k, C=0.01uF

左侧图：至U 0.368UslN T=0.52 • 200us=1.04x10-4 s

用论仃：T仁RC1=10k・ 0.01uF=1.0x10-4s

第三组：R=10k, C=0.1uF

当R=10© C=0.1uFt匕时的Ur已经出现尖脉冲的特点此时也满足T >T/2的条件，为积分电路。

<三）二阶动态电路

二阶电路电路图