一阶二阶动态电路实验报告
北交大黑箱实验报告
电分实验报告－黑箱实验一、基本信息⏹ 实验人：吴靖钦⏹ 实验地点：九教南５０１⏹ 实验时间：每周五晚７点-9点⏹ 实验题目：一阶电路“黑箱”模块的时域测量和辨别⏹ 实验目的：（1）熟练运用动态电路波形测量和时间常数测量。
（2)综合运用一阶动态电路分析理论知识，深入理解动态元件特性和一阶动态电路特有的阶跃响应波形。
⏹ 实验环境：无特别要求，实验室环境即可。
二、预习内容：均采用方案ARC 串：s ts v v t v +-=-τ )(0 RC 并：22)(0s ts v v t v +-=-τ RL 串：s ts v v t v +=-τ )(0 RL 并：22)(0s ts v v t v -=-τ波形图如图：实验电路图：二、实验内容和实验原理（1）二端“黑箱”“黑箱”是指隐藏了连接方式和元件参数的一个电阻和一个动态元件用串/并联方式构成的二端模块。
在本实验中，模块作为被测量和识别的对象。
一个模块中的动态元件可能是电感或电容，与电阻的连接方式可能是串联或并联。
(2)实验任务每组学生随机领取一个“黑箱”模块，利用通用实验板上的一个已知阻值的电阻，串联“黑箱”模块构成被测电路。
实验任务是用时域测量方法，测量二端一阶“黑箱”的外特性，辨别“黑箱”内部元件、元件参数及其连接方式。
“黑箱”模块的两种测量方案如实验图所示。
（3）对实验测量方法的规定在进行实验测量时, 必须将外接电阻与模块串联后接入信号发生器，信号源采用幅度为l V的周期方波, 用示波器测量电路的阶跃响应波形, 通过初始值、稳态值和时间常数的测量来计算和辨別“黑箱”模块内部两个元件的参数值和连接方式。
不允许用万用表等其他仪器或采用频域阻抗测量等方法。
三、实验数据、图片电路连接图：示波器图片：方案A(黑箱接地)四、实验分析：选择外电阻为1kΩ；（1）输入电压源初始值位置对应的输出电压图像上的电压值为V （0+），即“黑箱”内的电阻占电路电压的比值，观察其值为0.5v 。
一阶动态电路课程设计
一阶动态电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握一阶动态电路的基本概念，如时间常数、稳态响应和暂态响应；2. 使学生了解一阶动态电路的数学模型及其应用，如RC电路和RL电路；3. 帮助学生理解一阶动态电路的阶跃响应、冲击响应和频率响应特性。
技能目标：1. 培养学生运用欧姆定律、基尔霍夫定律分析一阶动态电路的能力；2. 培养学生根据电路特点选择合适的方法求解一阶动态电路响应的能力；3. 提高学生通过实验和仿真软件观察、分析一阶动态电路现象的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电路学科的热爱，激发学习兴趣和探究欲望；2. 培养学生具备团队协作精神，学会与他人共同分析、解决问题；3. 增强学生的实际操作能力，使其体会理论联系实际的重要性。
课程性质分析：本课程为电子技术基础课程，侧重于让学生掌握一阶动态电路的基本原理和分析方法，为后续相关课程打下基础。
学生特点分析：学生为高中年级学生，具备一定的物理和数学基础，但对电路分析尚处于初级阶段，需要通过具体实例和实际操作来加深理解。
教学要求：结合学生特点，采用理论教学与实验相结合的方式，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 一阶动态电路基本概念：时间常数、稳态响应、暂态响应；2. 一阶动态电路数学模型：RC电路、RL电路的电压和电流关系；3. 一阶动态电路分析方法：欧姆定律、基尔霍夫定律的应用；4. 一阶动态电路响应特性：阶跃响应、冲击响应、频率响应；5. 实验与仿真：观察和分析一阶动态电路的响应过程。
教学大纲安排：第一周：介绍一阶动态电路基本概念，分析RC电路和RL电路的数学模型；第二周：讲解一阶动态电路分析方法，举例说明欧姆定律和基尔霍夫定律的应用；第三周：探讨一阶动态电路的阶跃响应和冲击响应特性，引导学生通过实验观察现象；第四周：研究一阶动态电路的频率响应特性，结合仿真软件进行分析；第五周：总结本章节内容，进行复习和巩固。
实验2二阶系统的阶跃响应及稳定性分析实验
实验室二二阶系统的阶跃响应及稳定性分析实验一．实验目的1.熟悉二阶模拟系统的组成。
2.研究二阶系统分别工作在等几种状态下的阶跃响应。
3.学习掌握动态性能指标的测试方法，研究典型系统参数对系统动态性能和稳定性的影响。
二，实验内容1.ZY17AutoC12BB自动控制原理实验箱。
2.双踪低频慢扫示波器。
四．实验原理典型二阶系统的方法块结构图如图2.1所示：图2.1其开环传递函数为，为开环增益。
其闭环传递函数为，其中取二阶系统的模拟电路如图2.2所示：该电路中该二阶系统的阶跃响应如图所示：图2.3.1，2.3.2，2.3.3，2.3.4和2.3.5分别对应二阶系统在过阻尼，临界阻尼，欠阻尼，不等幅阻尼振荡（接近于0）和零阻尼（=0）几种状态下的阶跃响应曲线。
改变元件参数Rx大小，可研究不同参数特征下的时域响应。
当Rx为50k时，二阶系统工作在临界阻尼状态;当Rx<50K时，二阶系统工作在过阻尼状态;当Rx>50K时，二阶系统工作在欠阻尼状态;当Rx继续增大时，趋近于零，二阶系统输出表现为不等幅阻尼振荡；当=0时，二阶系统的阻尼为零，输出表现为等幅振荡（因导线均有电阻值，各种损耗总是存在的，实际系统的阻尼比不可能为零）。
五. 实验步骤1.利用实验仪器，按照实验原理设计并连接由一个积分环节和一个惯性环节组成的二阶闭环系统的模拟电路。
此实验可使用运放单元（一），（二），（三），（五）及元器件单元中的可调电阻。
（1）同时按下电源单元中的按键开关S001，S002，再按下S003，调节可调电位器W001,使T006（-12V—+12V）输出电压为+1V，形成单位阶跃信号电路，然后将S001,S002再次按下关闭电源。
（2）按照图2.2连接好电路，按下电路中所用到运放单元的按键开关。
（3）用导线将连接好的模拟电路的输入端于T006相连接，电路的输出端与示波器相连接。
（4）同时按下按键开关S001,S002时，利用示波器观测该二阶系统模拟电路的阶跃特性曲线，并由实验测出响应的超调量和调节时间，将结果记录下来。
电路原理
二 基本原理
1.线性电路满足叠加性，即在有几个独立源共同
返回
三. 实验内容
按左图接线,其中E=10V为稳压 电源的输出电压,实验中保持不 变,其余元件如图示(即实验台 上直流稳压电路单元中的电 路).按下图表测量实验数据
待 测 量 测 量 值
I1
I2
I3
IA
IS
U1
U2
U3
UA
US
四. 实验报告
(1) 完成实验测试、数据列表
(2) 根据基氏定律及电路参数计算出各支路电流及电压 (3) 计算结果与实验测量结果进行比较,说明误差原因
触发部分
垂直控制部分
垂直方向每格 为0.5V
水平控制部分
水平方向每格为0.5ms
触发系统
读出功能
1.光标开\关: 按此键可打开\关闭光标测量功能
2.光标功能: 按此键选择下列测量功能:
(1)⊿ V:电压差测量; (2)⊿ V%:电压差百分比测量; (3)⊿ VdB:电压 增益测量; (4)⊿ T:时间差测量; (5)1/⊿ T:频率测量; (6)DUTY:占空比测 量; (7)PHASE:相位测量
在任一假设的封闭面内. 同样适用.如图
假设电流流出为正,流 进为负,则有
I1+I2-I3=0
(2)KVL:在任一时刻,沿闭合回路电压降的代数和等于零.一般 形式为:∑U=0 . 如图所示
在左图的闭合回路中,电压 参考正方向如箭头所示,从 节点a出发,顺时针方向绕行 一周又回到a 点,则 U1+U2+U3-U4-U5=0 该定律也是普遍使用于线性 和非线性的电路.
实验四RC一阶电路的响应测试
实验四RC一阶电路的响应测试RC一阶电路的响应测试★实验一．实验目的1．测定RC一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应2．学习电路时间常数的测量方法3．掌握有关微分电路和积分电路的概念二．原理说明1．动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。
然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现，为次，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数。
电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2．RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数。
3．时间常数的测量方法：用示波器测得零输入响应的波形如图4-1（a）所示：根据一阶微分方程的求解得知U0 Ee t/Rc Ee t/当t= 时，U0 0.368E，此时所对应的时间就等于也可用零状态响应波形增长到0.368E所对应的时间测得，如图3-1（c）所示。
若将图4-2（a）中的R与C位置调换一下，即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满足=RC〉〉T/2条件时，如图4-2（b）所示即称为积分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
三．实验设备1．双踪示波器2．信号源（下组件）3．相应组件四．实验内容及步骤实验线路板的结构如图3-2所示，首先看懂线路板的走线，认清激励与响应端口所在的位置；认清R、C元件的布局及其标称值；各开关的通断位置等。
（1）选择动态电路板上的R、C元件，令R=10K ，C=3300pF组成如图4-1（b）所示的RC充放电电路，E为脉冲信号发生器输出VP P 2V，f=1KHz的方波电压信号，并通过示波器探头将激励源E和响应Uc的信号分别连至示波器的两个输入口Ya 和Yb，这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，来测时间常数，并用方格纸1：1的比例描绘波形。
一阶RC电路暂态响应实验报告
仿真实验1 一阶RC电路地暂态响应
一、实验目地
1. 熟悉一阶RC电路地零状态响应、零输入响应和全响应；
2. 研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下,响应地基本规律和特点；
3. 掌握积分电路和微分电路地基本概念；
4. 研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应地关系；
5. 从响应曲线中求出RC电路地时间常数τ.
二、实验原理
1、零输入响应<RC电路地放电过程）：
2、零状态响应(RC电路地充电过程>
3. 脉冲序列分析
(a> τ<<T
(b> τ>T
三、主要仪器设备
1.信号源
2.动态实验单元DG08
3.示波器
四、实验步骤
1.选择DG08动态电路板上地R、C元件,令R=1kΩ,C=1000μF组成如图所示地RC充放电电路,观察一阶RC电路零状态、零输入和全响应曲线.
2.在任务1中用示波器测出电路时间常数τ,并与理论值比较.
3.选择合适地R和C地值<分别取R=1KΩ,C=0.1μF；R=10KΩ,C=0.1μF和R=5KΩ,C=1μF）,连接RC电路,并接至幅值为3V,f=1kHz地方波电压信号源,利用示波器地双踪功能同时观察U c、U R波形.
4.利用示波器地双踪功能同时观察阶跃响应和冲激响应地波形.
五、实验数据记录和处理
一阶电路地零输入响应.
一阶电路地零状态响应
从图中可以看出电路地时间常数τ=Δx=1.000s 一阶电路地全响应
方波响应<其中蓝线表示U c,绿线表示U R）
τ=0.1T时
放大后
τ=1T时
τ=10T时
阶跃响应和冲激响应。
自动控制原理实验(1)
实验一 典型环节的电路模拟一、实验目的1．熟悉THKKL-5型 控制理论·计算机控制技术实验箱及“THKKL-5”软件的使用； 2．熟悉各典型环节的阶跃响应特性及其电路模拟；3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，并了解参数变化对其动态特性的影响。
二、实验设备1．THKKL-5型 控制理论·计算机控制技术实验箱；2．PC 机一台(含“THKKL-5”软件)、USB 数据采集卡、37针通信线1根、16芯数据排线、USB 接口线。
三、实验内容1．设计并组建各典型环节的模拟电路；2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数变化对其输出响应的影响。
四、实验原理自控系统是由比例、积分、微分、惯性等环节按一定的关系组建而成。
熟悉这些典型环节的结构及其对阶跃输入的响应，将对系统的设计和分析十分有益。
本实验中的典型环节都是以运放为核心元件构成，其原理框图 如图1-1所示。
图中Z 1和Z 2表示由R 、C 构成的复数阻抗。
1．比例（P ）环节比例环节的特点是输出不失真、不延迟、成比例地复现输出信号的变化。
图1-1 它的传递函数与方框图分别为：KS U S U S G i O ==)()()(当U i (S)输入端输入一个单位阶跃信号，且比例系数为K 时的响应曲线如图1-2所示。
2．积分（I ）环节 图1-2积分环节的输出量与其输入量对时间的积分成正比。
它的传递函数与方框图分别为：设U i (S)为一单位阶跃信号，当积分系数为T 时的响应曲线如图1-3所示。
TsS U S Us G i O1)()()(==图1-33．比例积分(PI)环节比例积分环节的传递函数与方框图分别为：)11(11)()()(21211212CSR R R CSR R R CSR CS R S U S U s G i O +=+=+==其中T=R 2C ，K=R 2/R 1设U i (S)为一单位阶跃信号，图1-4示出了比例系数(K)为1、积分系数为T 时的PI 输出响应曲线。
rc一阶电路暂态过程实验报告
rc一阶电路暂态过程实验报告篇一：一阶RC电路的暂态响应实验报告实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：一阶RC电路的暂态响应实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。
2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。
3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。
4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ 。
二、实验内容和原理1、零输入响应：指输入为零，初始状态不为零所引起的电路响应。
2、零状态响应：指初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。
3、完全响应：指输入与初始状态均不为零时所产生的电路响应。
三、主要仪器设备1、信号源2、DG08动态实验单元3、示波器四、操作方法和实验步骤1、利用Multisim软件仿真，了解电路参数和响应波形之间的关系，并通过虚拟示波器的调节熟悉时域测量的基本操作。
2、实际操作实验。
积分电路和微分电路的电路接法如下，其中电压源使用方波：五、实验数据记录和处理任务1：软件仿真1.RC电路零输入响应、零状态响应仿真及时间常数的确定上图是零输入响应电容的放电曲线，取第一个参考点为峰值点(4.369s, 5V)，计算得第二个参考点电压应为5×0.368=1.84V,调整黄色测量线至曲线上最接近的对应点，得横坐标4.421s，由图得τ=51.613ms上图是零状态响应电容的充电曲线，任取第一个参考点为(5.186s, 1.007V),计算得第二个参考点电压应为1.007+0.632×(5-1.007)=3.580V，调整黄色测量线至曲线上最接近的对应点得横坐标5.237s，由图得τ=50.806ms2.方波电路零输入响应、零状态响应仿真及时间常数的确定由于操作读数方法和上面一样，以下仿真中均已调整好两条测量线的位置，因此虚拟仪表面板上显示的T2-T1直接可作为仿真测量的时间常数值，下面不再一一叙述读数过程。
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一阶二阶动态电路实验报告
前言
本文介绍了一阶二阶动态电路实验的相关内容，包括实验准备、步骤、实验结果的分析以及结论。
动态电路是一种重要的电路技术，在很多方面都起着重要的作用。
它可以应用于多种电子设备中，如电脑、摄像机和收录机等。
本实验介绍的是测试一阶二阶动态电路的实例，并解释了其中的一些概念和特性，使我们更加理解动态电路技术。
实验准备
在本实验中，我们需要准备以下几种实验用品：一阶（二极管，电容，电阻）和二阶（二极管，电容，电阻，特定电路板）的模块，以及一台电脑。
实验步骤
1）确定模块原理图：首先，我们需要确定对应的模块原理图，确定每个模块的输入和输出端口。
2）连接电路：然后，组装模块，连接电路，将各个模块连接起来，确保模块与电路之间的联系。
3）测试电路：接着，使用数据采集仪来测量每个模块的输入信号和输出信号，对电路进行测试。
4）对电路进行分析：最后，根据测量的结果，对电路进行分析，分析电路中每个元件的功能，并确定电路的特性。
实验结果
在本实验中，我们所做的实验采用的是一阶和二阶的动态电路，
我们测量了各个模块的输入和输出信号，最终得出以下结论：（1）一阶动态电路的升降沿响应时间可以在设定范围内调节；
（2）二阶动态电路的输入与输出之间存在一定的延迟时间；
（3）随着负载变化，动态电路的性能会受到影响；
（4）一阶和二阶动态电路的性能是不同的。
结论
通过本次实验，我们学会了如何测试一阶和二阶动态电路，以及他们在当今电子产品中的应用。
在模拟信号控制领域，一阶和二阶动态电路都得到了广泛的应用。
使用一阶动态电路可以满足一般要求，而使用二阶动态电路可以满足高精度的要求。