下载文档原格式
一阶动态电路分析在一阶动态电路分析中，通常需要考虑以下几个步骤：1.确定电路拓扑结构：首先需要确定电路中的元件和它们的连接方式，以建立电路的拓扑结构。
2.建立电路微分方程：根据电路中的元件和连接方式，可以通过基尔霍夫定律、欧姆定律等来建立电路的微分方程。
对于电容和电感元件，可以利用其电压和电流的关系（即电压-电流特性）得到微分方程。
- 对于电容元件，根据电容的定义（Q=C*dV/dt），可以得到微分方程：C*dV/dt = I，其中C为电容值，V为电容的电压，t为时间，I为电流。
- 对于电感元件，根据电感的定义（V=L*di/dt），可以得到微分方程：L*di/dt = V，其中L为电感值，i为电感的电流，t为时间，V为电压。
3.求解微分方程：根据所建立的微分方程，可以通过分离变量、积分等方法对方程进行求解。
求解过程中需要考虑初始条件，即在其中一时刻电容的电压或电感的电流的初始值。
4.分析电路响应：根据微分方程的解，可以得到电路中电容的电压或电感的电流随时间的变化曲线。
根据这些曲线可以分析电路的稳定状态、暂态响应和频率响应。
在分析电路响应时，可以根据不同的输入信号类型进行分类，常见的输入信号包括：-直流输入：当输入信号为直流信号时，可以将微分方程简化为代数方程进行求解。
此时电路响应主要包括稳态响应和过渡过程。
-正弦输入：当输入信号为正弦信号时，可以利用拉普拉斯变换将微分方程转换为代数方程。
通过求解代数方程和对频率的分析，可以得到电路的频率响应。
-脉冲输入：当输入信号为脉冲信号时，可以将微分方程进行离散化，转化为差分方程进行求解。
此时电路响应主要包括脉冲响应和响应序列的叠加。
总结来说，一阶动态电路分析是通过建立微分方程，求解微分方程，分析电路响应的一种方法。
通过这种方法，可以了解电路的稳定状态、暂态响应和频率响应等特性。
同时，对于不同类型的输入信号，还可以通过不同的数学工具和方法进行求解和分析。
这种分析方法可以广泛应用于电子电路、控制系统等领域的研究和应用中。
一阶动态电路响应的研究实验目的：1.学习函数信号发生器和示波器的使用方法。
2.研究一阶动态电路的方波响应。
实验仪器设备清单：1.示波器 1台2.函数信号发生器 1台3.数字万用表 1块4. 1kΩ电阻X1 ；10kΩ电阻 X1 ；100nf电容X1 ；面包板；导线若干。
实验原理：1.电容和电感的电压与电流的约束关系是通过导数和积分来表达的。
积分电路和微分电路时RC一阶电路中典型的电路。
一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，由R两端的电压作为输出电压，则此时该电路为微分电路，其输出信号电压与输入电压信号成正比。
若在该电路中，由C两端的电压作为响应输出，则该电路为积分电路。
2.电路中在没有外加激励时，仅有t=0时刻的非零初始状态引起的响应成为零输入响应，其取决于初始状态和电路特性，这种响应随时间按指数规律衰减。
在零初始状态时仅有在t=0时刻施加于电路的激励所引起的响应成为零状态响应，其取决于外加激励和电路特性，这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。
线性动态电路的全响应为零输入响应和零状态响应之和。
实验电路图：实验内容：1.操作步骤、：(1).调节信号源，使信号源输出频率为1KHz，峰峰值为1.2VPP的方波信号。
(2).将示波器通道CH1与信号源的红色输出端相接，黑色端也相接，调示波器显示屏控制单位，使波形清晰，亮度适宜，位置居中。
(3).调CH1垂直控制单元，使其灵敏度为0.2V，即在示波器上显示出的方波的幅值在屏幕垂直方向上占6格。
(4).调CH2水平控制单元，使其水平扫描速率为0.2ms，表示屏幕水平方向每格为0.2ms。
(5).按照实验原理的电路图接线，将1K电阻和10nf电容串联，将信号源输出线的红色夹子，示波器CH1的红色夹子连电阻的一端，电容的另一端与信号源，示波器的黑色夹子连在一起，接着将CH2的输入探极红色夹子接在电容的非接地端，黑色夹子接在电容的接地端。
(6).打开信号源开关，示波器CH1，CH2通道开关，观察示波器并记录其波形。
实验九 ：一阶动态电路的响应测试（二）一、实验目的：1、 观测RC 一阶电路的方波响应；2、 通过对一阶电路方波响应的测量，练习示波器的读数；二、实验内容：1、研究RC 电路的方波响应。
选择T/RC 分别为10、5、1时，电路参数： R=1K Ω，C=0.1µF 。
2、观测积分电路的Ui(t)和Uc(t)的波形，记录频率对波形的影响，从波形图上测量时间常数。
积分电路的输入信号是方波，Vpp=5V 。
3、观察微分电路的Ui(t)和U R (t)的波形，记录频率对波形的影响。
微分电路的输入信号也是方波，Vp-p=1V 。
三、实验环境：面包板一个，导线若干，电阻一个（1k Ω），DS1052E 示波器一台，电解电容一个（0.1μF ），EE1641C 型函数信号发生器一台。
四、实验原理：1． 方波激励：•电路图：•方波波形：（调整方波电压范围在0~5V ） 2. 积分电路：一个简单的RC 串联电路，在方波脉冲的重复激励下，当满足τ=RC>>T/2时（T 为方波脉冲的重复周期），且由C 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个积分电路。
此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
•电路图：（以f=1000Hz 为例）C1100nF•仿真波形：（以f=1000Hz为例）3. 微分电路：一个简单的RC串联电路，在方波脉冲的重复激励下，当满足τ=RC<<T/2时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。
因此此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
•电路图：（以f=1000Hz为例）•仿真波形：（以f=1000Hz为例）五、实验数据：1.时间常数的计算：6-4；•U i(t)和U c(t)的波形及波形数据：①③3.微分电路：•U i(t)和U R(t)的波形及波形数据：①②③④六、数据分析总结：1.注意事项：（1）将方波波形底端定为基准，使方波激励电压范围在0~5V之间；（2）微分电路图中，若以积分电路的电路只改变示波器的通道连接，要注意不要将电容短路；（3）函数信号发生器的频率调节要结合档位，不换档位可能调不到所要的频率。
一阶动态电路的全响应好嘞，今天我们来聊聊一阶动态电路的全响应。
说到这，大家可能会觉得有点复杂，不过别担心，我会用轻松的方式给你讲明白的。
想象一下，你在家里喝茶，偶尔抬头看看窗外，看到那微风吹过的树叶，忽然想起了电路。
听起来是不是有点奇怪？但电路其实就像生活中的很多事情，有时候一阵风吹来，你的反应会慢半拍，这就跟一阶动态电路一样。
一阶动态电路是什么呢？简单说，就是那种反应不那么迅速的电路。
就像你在思考一件事情时，脑子里可能会卡壳。
电流流动的速度不是瞬间就能达到，而是有个逐渐适应的过程。
就像你早上醒来，不是一下子就能进入状态，得喝杯咖啡，等一等才行。
电路也是，输入信号来了，输出信号得等一等，慢慢才能反应过来。
这种反应过程就叫全响应。
我们来想象一下，一个简单的电路。
假设有个电阻和电容，电压信号突然加上去。
这时候，电容就像个小水库，水库里的水不能一下子装满，得一点点来，慢慢充水。
这个过程就是电容充电的过程，电流逐渐增大，电压也渐渐上升。
你可以把它想象成一个人慢慢适应新环境，刚到一个派对，开始有点紧张，慢慢就能放开来，跟大家聊得热火朝天。
然后啊，电路的全响应不仅仅是充电，放电也是一回事。
电容充好电了，假如这个电源突然断了，电容里的电就像气球里的空气，开始慢慢漏出去。
这时候，电压又会渐渐下降，直到完全放空。
这种变化其实在生活中也很常见，比如你跟朋友聊天，聊得正嗨，结果突然有人打断了，你可能一时没反应过来，脑子里还在回味刚才的话题。
说到这里，可能会有人问，全响应有什么用呢？嘿，这可大有用处了。
你想啊，很多电子设备都需要控制信号的变化速率。
比如说在音响里，如果信号变化太快，可能会造成声音失真，就像是你跟朋友聊天，他话说得太快，你根本跟不上。
反过来，如果反应太慢，又会造成滞后，影响使用体验。
我们再说说这个电路的时间常数。
这个时间常数就像你给电路加个标签，告诉它“嘿，反应时间差不多是多久”。
时间常数越大，反应越慢；越小，反应越快。
一、实验目的1. 了解动态电路的基本原理和特性；2. 掌握一阶动态电路的响应规律；3. 熟练使用示波器、信号发生器等实验仪器；4. 提高实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理动态电路是指电路中含有电容或电感元件的电路。
在动态电路中，电容和电感元件的电压与电流之间的关系可以用导数和积分来描述。
一阶动态电路的响应规律主要由时间常数决定，时间常数τ = RC或τ = L/R，其中R为电阻，C为电容，L为电感。
一阶动态电路的响应分为三种：零输入响应、零状态响应和完全响应。
零输入响应是指在没有外加激励的情况下，仅由电路的初始状态引起的响应；零状态响应是指在外加激励作用下，电路的初始状态为零时的响应；完全响应是零输入响应和零状态响应的和。
三、实验仪器与设备1. 示波器 1台；2. 信号发生器 1台；3. 函数信号发生器 1台；4. 电阻（R1K、R10K、R100K）各1个；5. 电容（C10uF、C100nF）各1个；6. 面包板 1个；7. 导线若干；8. 5V电源 1个。
四、实验内容与步骤1. 零输入响应实验（1）搭建RC电路，电阻R取100KΩ，电容C取10uF；（2）打开电源，使电容充电至5V；（3）断开电源，观察电容电压随时间的变化，并记录数据；（4）重复实验多次，确保数据的准确性。
2. 零状态响应实验（1）搭建RC电路，电阻R取100KΩ，电容C取10uF；（2）打开电源，使电容放电；（3）观察电容电压随时间的变化，并记录数据；（4）重复实验多次，确保数据的准确性。
3. 完全响应实验（1）搭建RC电路，电阻R取100KΩ，电容C取10uF；（2）打开电源，使电容充电至5V，然后断开电源；（3）观察电容电压随时间的变化，并记录数据；（4）重复实验多次，确保数据的准确性。
4. 方波激励实验（1）搭建RC电路，电阻R取100KΩ，电容C取10uF；（2）使用函数信号发生器输出频率为1kHz，峰峰值为5V的方波信号；（3）观察电容电压随时间的变化，并记录数据；（4）重复实验多次，确保数据的准确性。
姓名：王硕
一、实验目的
1、研究一阶动态电路的零输入响应、零状态响应及完全响应的特点和规律。
掌握测量一阶电路时间常数的方法。
2、理解积分和微分电路的概念，掌握积分、微分电路的设计和条件。
3、用multisim仿真软件设计电路参数，并观察输入输出波形。
二、实验原理
1、零输入响应和零状态响应波形的观察及时间常数τ的测量。
当电路无外加激励，仅有动态元件初始储能释放所引起的响应——零输入响应；当电路中动态元件的初始储能为零，仅有外加激励作用所产生的响应——零状态响应；在外加激励和动态元件的初始储能共同作用下，电路产生的响应——完全响应。
以一阶RC动态电路为例，观察电路的零输入和零状态响应波形，其仿真电路如图1（a）所示。
(
u
i
(
u
o
（a）（b）
图1 一阶RC动态电路
方波信号作为电路的激励加在输入端，只要方波信号的周期足够长，在方波作用期间或方波间隙期间，电路的暂态响应过程基本结束（τ5
2/≥
T）。
故方波的正脉宽引起零状态响应，方波的负脉宽引起零输入响应，方波激励下的)
(t
u
i
和)
(t
u
o
的波形如图1（b）所
示。
在)2/
0(T
t，
∈的零状态响应过程中，由于T
<<
τ，故在2/
T
t=时，电路已经达到
稳定状态，即电容电压
S
o
U
t
u=
)(。
由零状态响应方程
)
1(
)(/τt
S
o
e
U
t
u-
-
=
可知，当2/
)
(
S
o
U
t
u=时，计算可得τ
69
.0
1
=
t。
如能读出
1
t的值，则能测出该电路的时间常数τ。
2、RC积分电路
由RC组成的积分电路如图2（a）所示，激励)
(t
u
i
为方波信号如图2（b）所示，输出电压)
(t
u
o
取自电容两端。
该电路的时间常数
2
T
RC>>
=
τ（工程上称10倍以上关系为远远大于或远远小于关系。
），故电容的充放电速度缓慢，在方波的下一个下降沿（或上升沿）。
