二阶电路仿真实验报告
7-电路理论实验报告(二阶电路的响应研究7)
《电路理论》实验报告专业班级： 自动化1904 姓名： 刘卓 学号：201901020428 实验室名称：电工技术实验室 指导老师： 胡鹤宇、张向华 实验日期：2020年6月15日星期一实验七：二阶电路的响应研究一、实验目的1、学习用示波器观察和分析RC 电路的响应；2、了解二阶电路暂态过程的基本规律；3、分析讨论电路参数对暂态过程的影响。
二、实验仪器THGE-1型实验台、信号发生器、示波器、电阻实验箱等。
三、实验原理1、含有两个独立储能元件的电路，建立的微分方程为二阶微分方程，其相应的电路称为二阶电路。
由RLC 串联构成的二阶电路，无论是零输入响应，还是零状态响应，电路暂态过程的性质决定于特征方程210LCp RCp ++=2212122,R R L L LCp ()()()j δω=-±-=-± 其中2R Lδ=（称衰减系数） 01LCω=220ωωδ=- (1)如果R ＞2L C 1p 、2p 为两个不相等的负实根，电路暂态过程性质非振荡(过阻尼)过程。
(2)如果R =2L C 1p 、2p 为两个相等的负实根，电路暂态过程性质为临界（临界阻尼)过程。
(3)如果R ＜2L C 1p 、2p 为一对共轭复数根，电路暂态性质为振荡(欠阻尼)过程。
(4)如果0R =，0δ=，电路暂态过程性质为等幅(无阻尼)振荡过程。
(5)如果R ＜0，电路暂态过程性质为发散(负阻尼)振荡过程。
在一般电路中，总有一定的电阻存在，只有接入特殊器件(负电阻)，方可实现无阻尼和负阻尼情况。
2、自由振荡角频率ω与衰减系数δ的实验测量方法当R ＜L C12tCtu Ae sin(t)i A e sin tδδωβω--=+=若示波器显示Cu的波形如图1所示，测得波形的自由振荡周期Tσ和幅值1Cmu、2Cmu，并可计算ω和δ。
图1 二阶电路振荡过程的Cu波形因1Tfσσ=则2T2fσσπωπ==又因112212CmCmT(t t)(t t)uu e e eσδδδ---===故121CmCmuuTlnσδ=四、实验任务及要求1、用示波器观察图2所示的RLC串联电路的方波响应Cu、i波形。
pspice仿真实验报告
pspice仿真实验报告Pspice仿真实验报告引言：电子电路设计与仿真是电子工程领域中的重要环节。
通过使用电路仿真软件，如Pspice，能够在计算机上对电路进行模拟，从而节省了大量的时间和成本。
本文将介绍一次使用Pspice进行的仿真实验，并对实验结果进行分析和讨论。
实验目的：本次实验的目的是设计一个低通滤波器，通过Pspice进行仿真，并验证其性能指标。
实验步骤：1. 设计电路图：根据低通滤波器的设计要求，我们选择了一个二阶巴特沃斯滤波器。
根据滤波器的截止频率和阻带衰减要求，我们确定了电路的参数，包括电容和电感的数值。
2. 选择元件：根据电路图，我们选择了适当的电容和电感元件，并将其添加到Pspice软件中。
3. 设置仿真参数：在Pspice中，我们需要设置仿真的时间范围和步长，以及输入信号的幅值和频率等参数。
4. 运行仿真：通过点击运行按钮，Pspice将开始对电路进行仿真。
仿真结果将以图表的形式显示出来。
实验结果：通过Pspice的仿真，我们得到了低通滤波器的频率响应曲线。
从图表中可以看出，在截止频率以下，滤波器对输入信号的衰减非常明显，而在截止频率以上，滤波器对输入信号的衰减较小。
这符合我们设计的要求。
此外，我们还可以通过Pspice的仿真结果，得到滤波器的幅频特性和相频特性。
通过分析这些结果，我们可以进一步了解滤波器的性能，并对其进行优化。
讨论与分析：通过本次实验，我们深入了解了Pspice仿真软件的使用方法，并成功设计了一个低通滤波器。
通过仿真结果的分析，我们可以看到滤波器的性能符合预期，并且可以通过调整电路参数来进一步优化滤波器的性能。
然而，需要注意的是，仿真结果可能与实际电路存在一定的误差。
因此，在实际应用中，我们需要结合实际情况，对电路进行实际测试和调整。
结论：通过Pspice的仿真实验，我们成功设计了一个低通滤波器，并验证了其性能指标。
通过对仿真结果的分析和讨论，我们进一步了解了滤波器的特性，并为实际应用提供了一定的参考。
电路实验报告 二阶动态电路的响应测试
二阶动态电路的响应测试实验报告实验摘要1.实验内容○1在面板板上搭接RLC串联电路；○2研究RLC串联电路的零状态响应和零输入响应。
电路参数：R=51Ω和电位器R=1K、C=10uF、L=10mH、电源电压Vi=5V；○3用示波器观测Uc（t）、UL（t）的波形，记录两种响应的过阻尼、欠阻尼和临界阻尼情况。
2.名词解释二阶电路在一个电路简化后（如电阻的串并联，电容的串并联，电感的串并联化为一个元件），只含有含有两个独立的动态元件的线性电路，因为要用线性、常系数二阶微分方程来描述，故称为二阶电路。
实验目的○1进一步了解二阶动态电路的特点、基本组态、性能参数；○2熟练掌握示波器的测量方法和操作步骤。
实验环境（仪器用品等）实验地点：工训中心C栋203实验时间：12月13日晚实验仪器与元器件：数字万用表（UNI-T UT805A）、函数信号发生器（RIGOL DG1022U）、示波器（Tektronix DPO 2012B）、电位器、电容、电感、导线若干、镊子、面包板等本次实验的原理电路图如下图所示：（来自Multisim 12）二阶测试电路实验原理含用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。
可以用下述二阶线性常系数微分方程来描述：式（1）初始值为求解该微分方程，可以得到电容上的电压uc(t)。
再根据可求得，即回路电流。
式（1）的特征方程为：特征值为：式（2）定义：衰减系数（阻尼系数）α=R/2L自由振荡角频率（固有频率）※实验步骤※1.准备工作：检查示波器/函数信号发生器是否显示正常；选取电位器/电容/电感○1检查示波器的使用状况，先进行自检，观察波形是否符合要求，如有问题，检查探头或接口是否存在问题；○2选出电位器、值为10μF电容和值为10mH的电感；○3检查函数信号发生器是否工作正常：先设置参数(Vpp=5Vf=500Hz 方波)，再用调节好的示波器测量，看是否符合要求。
2.按照电路图在面包板上连接电路○1根据面包板竖向孔导通的特性，设计串并联电路；○2用镊子把所需的元器件插在面包板上。
二阶电路的动态响应实验报告
实验二二阶电路的动态响应
1.一、实验目的:
2.学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应。
3.研究电路元件参数对二阶电路动态响应的影响。
4.研究欠阻尼时, 元件参数对α和固有频率的影响。
5.研究RLC串联电路所对应的二阶微分方程的解与元件参数的关系。
二、实验设备与器件
1.低频信号发生器
2.交流毫伏表
3.双踪示波器
4.万用表
5.可变电阻
电阻、电感、电容(电阻100Ω,电感10mH、4.7mH, 电容47nF), 可变电阻（680Ω）。
三、实验内容
1.按图6.8所示电路接线（R1=100ΩL=10mH C=47nF）
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。
临界阻尼图过阻尼图欠阻尼图。
二阶电路响应实验报告
二阶电路响应实验报告二阶电路响应实验报告引言：二阶电路是电路理论中的重要内容之一，它由两个储能元件（电感和电容）和一个耗能元件（电阻）组成。
在实际应用中，二阶电路广泛用于滤波器、振荡器等电子设备中。
本次实验旨在通过对二阶电路的响应特性进行实验研究，深入理解二阶电路的工作原理和特性。
实验目的：1. 了解二阶电路的基本结构和工作原理；2. 掌握二阶电路的频率响应特性；3. 通过实验数据分析，验证理论模型的准确性。
实验器材和仪器：1. 信号发生器；2. 双踪示波器；3. 电压表；4. 电流表；5. 二阶电路实验箱。
实验步骤：1. 搭建二阶低通滤波器电路，并连接信号发生器和示波器；2. 调节信号发生器的频率，记录输入信号和输出信号的幅值；3. 改变输入信号频率，重复步骤2，记录数据；4. 换用高通滤波器电路，重复步骤2和3。
实验结果与分析：在实验中，我们记录了不同频率下输入信号和输出信号的幅值，并绘制了频率响应曲线。
通过观察和分析实验数据，我们得出以下结论：1. 低通滤波器的频率响应特性：在低频段，输出信号的幅值随频率的增加而增加，但增长速率逐渐减慢；在高频段，输出信号的幅值随频率的增加而迅速下降。
这表明低通滤波器对低频信号有较好的传递性能，但对高频信号有较强的衰减能力。
2. 高通滤波器的频率响应特性：与低通滤波器相反，高通滤波器在低频段对信号的传递能力较差，输出信号的幅值较小；而在高频段，输出信号的幅值随频率的增加而增加，但增长速率逐渐减慢。
这说明高通滤波器对高频信号有较好的传递性能，但对低频信号有较强的衰减能力。
3. 实验数据与理论模型的比较：将实验数据与理论模型进行比较，发现它们之间存在一定的偏差。
这可能是由于实验中存在的误差，例如电路元件的参数与理论值之间的差异，以及仪器的测量误差等。
然而，总体上实验数据与理论模型仍然具有较好的一致性，验证了理论模型的准确性。
结论：通过本次实验，我们深入了解了二阶电路的工作原理和频率响应特性。
二阶电路的动态响应实验报告 2
二阶电路的动态响应一、实验目的：1、学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应。
2、研究电路元件参数对二阶电路动态响应的影响。
3、研究欠阻尼时，元件参数对α和固有频率的影响。
4、研究RLC 串联电路所对应的二阶微分方程的解与元件参数的关系。
二、实验仪器数字万用表、模拟电路实验箱（AEDK-AEC ）、示波器DS1052E 、信号发生器EE1641D 、导线、电阻、电位器、电感、电容、面包板等。
三、实验概述 1、实验原理图6.1 RLC 串联二阶电路用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。
图6.1所示的线性RLC 串联电路是一个典型的二阶电路。
可以用下述二阶线性常系数微分方程来描述：s 2U 2=++c c c u dt du RC dt u d LC （6-1）初始值为CI C i dtt du U u L t c c 000)0()()0(===-=--求解该微分方程，可以得到电容上的电压u c (t )。
再根据：dtdu ct i cc =)( 可求得i c (t )，即回路电流i L (t )。
式（6-1）的特征方程为：01p p 2=++RC LC特征值为：20222,11)2(2p ωαα-±-=-±-=LCLR LR (6-2)定义：衰减系数（阻尼系数）LR 2=α 自由振荡角频率（固有频率）LC10=ω由式6-2 可知，RLC 串联电路的响应类型与元件参数有关。
1．零输入响应动态电路在没有外施激励时，由动态元件的初始储能引起的响应，称为零输入响应。
电路如图6.2所示，设电容已经充电，其电压为U 0，电感的初始电流为0。
(1) CL R 2>，响应是非振荡性的，称为过阻尼情况。
电路响应为：)()()()()(212112012120t P t P t P t P C e e P P L U t i e P e P P P U t u ---=--=响应曲线如图6.3所示。
一阶、二阶动态电路实验报告 - 3
《电路原理》实 验 报 告实验时间：2012/5/13一、实验名称 一阶、二阶动态电路 二、实验目的1．加深对RC 微分电路和积分电路过渡过程的理解。
2．研究R 、L 、C 电路的过渡过程。
三、实验原理1．用示波器研究微分电路和积分电路。
(1) 微分电路微分电路在脉冲技术中有广泛的应用。
在图3-1电路中，dtdu RCRi u csc ==(1)即输出电压sc u 与电容电压c u 对时间的导数成正比。
当电路的时间常数RC =τ很小, sc c u u >>时, 输入电压sr u 与电容电压c u 近似相等c sr u u ≈(2)将(2)代入(1)得dtdu RCu srsc ≈ (3)即: 当τ很小时, 输出电压sc u 近似与输入电压sr u 对时间的导数成正比, 所以称图3-1电路为“微分电路”。
图3-1图3-2(2) 积分电路将图3-1电路中的R 、C 位置对调, 就得到图3-2电路。
电路中⎰⎰⎰===dt u RC1dt R u C 1idt C 1u R R sc (4)即输出电压sc u 与电阻电压R u 对时间的积分成正比。
当电路的时间常数RC =τ很大、sc R u u >>时, 输入电压sr u 与电阻电压R u 近似相等,R sr u u ≈(5)将(5)代入(4)时 ⎰≈dt u RC1u sr sc (6)即: 当τ很大时, 输出电压sc u 近似与输入电压sr u 对时间的积分成正比, 所以称图3-2电路为“积分电路”。
2．R 、L 、C 电路的过渡过程。
(1)将图3-3电路接至直流电压, 当电路参数不同时,电路的过渡过程有不同的特点:图3-3 图3-4 当CLR 2>时, 过渡过程中的电压、电流具有非周期振荡的特点。
当CLR 2<时，过渡过程中的电压、电流具有“衰减振荡”的特点：此时衰减系数LCLR1,20==ωδ是在0=R 情况下的振荡角频率，习惯上称为无阻尼振荡电路的固有角频率，在0≠R 时，放电电路的固有振荡角频率22δωω-=将随LR2=δ增加而下降， 当电阻CL R 2=时，0ωδ=，022=-=δωω过程就变为非振荡性质了。
二阶电路响应的研究实验报告
二阶电路响应的研究实验报告摘要：本实验通过对二阶电路的响应进行研究，以深入了解二阶电路的工作原理和性质。
实验中通过利用示波器观察RC电路和RLC电路的频率响应曲线、计算共振频率和带宽等参数。
数据结果表明，当电路达到共振频率时，电路在谐振时的电压幅度最大，而带宽与电路的阻抗相关。
本次实验结论将有助于加深学生对于二阶电路的认识和理解，进一步提高本专业同学对于微电子学科的综合素质。
关键词：二阶电路；共振频率；带宽；频率响应曲线Introduction:二阶电路是指电路中包含了两个存储元件的线性电路。
存储元件可以是电容、电感或共同组成的电容电感（LC）元件，具有强烈的共振特性。
二阶电路在电子工程学科中具有重要意义，可以广泛应用于无线电、通信和信号处理等各种领域。
深入了解二阶电路的工作原理和性质是非常重要的。
本实验旨在通过研究二阶电路的响应，通过实验数据结果对二阶电路进行深入的分析，包括共振频率、带宽等参数。
实验结果将有助于加深学生对于二阶电路的认识和理解。
Experimental content:在实验中，我们分别通过示波器对RC电路和RLC电路进行了测量，计算了两个电路的共振频率和带宽。
在RC电路中，我们通过更改电阻和电容的数值，观察了频率响应曲线的变化。
在RLC电路中，我们将电路带入谐振状态并观测该状态下的电压幅度。
详细实验步骤如下：1. RC电路的实验：步骤1.1：所需器材：函数发生器、示波器、电阻器、电容器。
步骤1.2：根据电路图连cct，将电路接上函数发生器和示波器，以观察RC电路的响应曲线，并进行录像记录。
步骤1.3：逐渐调整函数发生器的频率，观测并记录RC电路的响应曲线，包括电压和相位。
记录下不同电容值对响应曲线的影响。
步骤1.4：通过观察响应曲线，计算出RC电路的共振频率和带宽。
步骤2.4：通过观察响应曲线，将RLC电路带入谐振状态，并记录下谐振状态下电压幅度的大小。
Results and analysis:实验结果表明，在RC电路中，随着电容值的不断增大，电路的共振频率也随之而增大。
【实验报告】一、二阶系统的电子模拟及时域响应测试
实验名称：一二阶系统的电子模拟及时域响应测试课程名称：自动控制原理实验目录（一）实验目的 (3)（二）实验内容 (3)（三）实验设备 (3)（四）实验原理 (3)（五）一阶系统实验结果 (3)（六）一阶系统实验数据记录及分析 (7)（七）二阶系统实验结果记录 (8)（八）二阶系统实验数据记录及分析 (11)（九）实验总结及感想............................................................................错误!未定义书签。
图片目录图片1 一阶模拟运算电路 (3)图片2 二阶模拟运算电路 (3)图片3 T=0.25仿真图形 (4)图片4 T=0.25测试图形 (4)图片5 T=0.5仿真图形 (5)图片6 T=0.5测试图形 (5)图片7 T=1仿真图形 (6)图片8 T=1测试图形 (6)图片9 ζ=0.25s仿真图形 (8)图片10 ζ=0.25s测试图形 (8)图片11 ζ=0.5s仿真图形 (9)图片12 ζ=0.5s测试图形 (9)图片13 ζ=0.8s仿真图形 (10)图片14 ζ=0.8s测试图形 (10)图片15 ζ=1s仿真图形 (11)图片16 ζ=1s测试图形 (11)表格目录表格1 一阶系统实验结果 (7)表格2 二阶系统实验结果 (11)一二阶系统的电子模拟及时域响应测试（一）实验目的1.了解一、二阶系统阶跃响应及其性能指标与系统参数之间的关系。
2.学习在电子模拟机上建立典型环节系统模型的方法。
3.学习阶跃响应的测试方法。
（二）实验内容1.建立一阶系统的电子模型,观测并记录在不同时间常数T时的跃响应曲线,并测定其过渡过程时间TS。
2.建立二阶系统的电子模型,观测并记录在不同阻尼比ζ时的跃响应曲线,并测定其超调量σ%及过渡过程时间TS。
（三）实验设备HHMN电子模拟机，实验用电脑，数字万用表（四）实验原理一阶系统：在实验中取不同的时间常数T，由模拟运算电路，可得到不同时间常数下阶跃响应曲线及不同的过渡时间。
二阶电路的暂态响应实验报告
二阶电路的暂态响应实验报告在这个二阶电路的暂态响应实验中，我们就像一群探险家，准备在电流的海洋里畅游。
想象一下，电路就像一艘船，电流是船上的水手，而电压就像那把指挥棒，时不时地给水手们下达指令。
我们要观察这艘船在不同情况下的表现，哦，真是让人期待呀！准备好实验器材，电阻、电感、电容，一个都不能少。
就像做一道美味的菜，材料齐全，才能发挥大厨的绝活儿。
实验开始前，心里总是有点紧张，就像在紧张的比赛前一样。
我们把电路连接好，心里暗自期盼。
然后，啪！一声开关的声音，电流就像火箭一样发射出去，哇，那一瞬间的感觉，简直让人兴奋得想跳起来。
电压一瞬间就冲上去了，电流也跟着嗖嗖嗖地跑了起来，真是如鱼得水，潇洒自如。
电容在这时候就像个小懒虫，慢慢吸收电能，给我们上演了一出“缓缓而行”的戏。
哦，电感也不甘示弱，它一开始抵抗电流的变化，就像在说：“嘿，等一下，我还没准备好呢！”这个过程，真的是一波三折，剧情跌宕起伏。
随着时间的推移，电容慢慢充满了电，电流的变化也开始减缓，整个电路像一场盛大的舞会，大家都渐渐放松了下来。
你看，电流的波形图就像是一幅画，刚开始激荡，后面却越来越平稳，真是美妙的画卷啊。
这个时候，大家都在窃窃私语：“你看，电路的暂态响应真有意思，就像人在成长，慢慢适应环境。
”说得没错，这种变化的过程，简直让人想起了人生的起伏，谁没有过风风雨雨呢？当电路进入稳态时，电流和电压都趋于平稳，仿佛一切都安静下来了，真是像小溪流水一样，轻轻柔柔。
我们在这过程中，不仅仅是在看数据，更是在观察一段故事的发展。
就像一部电视剧，高兴迭起，最后总会有个大团圆。
每一个波形的变化，都在诉说着电路的情感，就像人们在生活中经历的喜怒哀乐，真是感人至深。
总结这次实验，收获颇丰，心里那个乐啊，简直像捡到宝一样！不仅了解了二阶电路的暂态响应，还感受到了电流与电压之间的默契配合。
这种配合，真是相得益彰，像是绝配的情侣，缺一不可。
我们这次实验，不仅是一次技术上的挑战，更是一次心灵上的洗礼。
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由图可知，振荡周期T=2×208.5=417.04μs
振荡频率ωd=2π/T=1.50×10^4rad/s
阻尼系数α=R/2L=6.94×10^3rad/s
（5）观察电路中Uc和IL在欠、临界、过阻尼时的状态轨迹。
1欠阻尼R=500Ω
2临界阻尼R=1200Ω
③ 过阻尼R=4000Ω
3.零状态响应：
如果系统的初始状态为零，仅由激励源引起的响应就被称之为该系统的"零状态响应"。一个原来没有充过电的电容器通过电阻与电源接通，构成充电回路，那么电容器两端的电压或回路中的电流就是系统零状态响应的一个最简单的实例。
4.全响应：
电路的储能元器件(电容、电感类元件)无初始储能，仅由外部激励作用而产生的响应。在一些有初始储能的电路中，为求解方便，也可以假设电路无初始储能，求出其零状态响应，再和电路的零输入响应相加既得电路的全响应。
1 欠阻尼：R=500Ω
2临界阻尼：R=2√(L/C)=1200Ω
3过阻尼：R=4000Ω
（3）（拓展分析）观察在同一坐标系下，R 变化时电容电压暂态过程的变化。提示：
可以采用对电阻R 取不同值时进行“参数扫描分析”方法。
R分别取500，1200，4000Ω
（4）测量欠阻尼状态下的振荡频率ωd和阻尼系数α。
2.零输入响应：
系统的响应除了激励所引起外，系统内部的"初始状态"也可以引起系统的响应。换路后，电路中无独立的激励电源，仅由储能元件的初始储能维持的响应.也可以表述为,由储能元件的初始储能的作用在电路中产生的响应称为零输入响应(Zero-input response).零输入响应是系统微分方程齐次解的一部分。
实验十 二阶电路的响应
一、实验目的
1.加深对RLC串联二阶电路暂态响应的形式与元件参数关系的了解；
2.学习测量RLC串联二阶电路的状态轨迹；
3.学习用示波器测量二阶电路的衰减振荡的角频率和阻尼系数。
二、实验原理1.二阶电路：含有两个独立的动态元件的线性电路，要用线性，常系数二阶微分方程来描述，故称为二阶电路。
二、仿真预习
（1）.用Multisim创建RLC窗帘二阶电路，并按照要求确定各元件参数。（激励源为正方波信号：Us=10V，f=500Hz，电容C=0.1μF 。）
实验线路图
选取L1=36mH，因此电路谐振频率为ω
（2）用Multisim软件进行仿真分析：改变R阻值，使得电容两端的电压分别处于
欠阻尼、临界阻尼、和过阻尼状态。