二阶电路动态响应实验报告

实验四 一阶电路和二阶电路的动态响应一、 实验目的（1） 理解零输入响应、零状态响应和完全响应 （2） 理解欠阻尼、临界和过阻尼的意义和条件 二、 实验原理用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。

图所示的线性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 dtu d LC 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：图6.2 RLC 串联零输入响应电路图6.3 二阶电路的过阻尼过程u Lt mU 0)()()()()(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。

可以看出：u C (t)由两个单调下降的指数函数组成，为非振荡的过渡过程。

整个放电过程中电流为正值， 且当2112lnP P P P t m -=时，电流有极大值。

（2）CL R 2=，响应临界振荡，称为临界阻尼情况。

电路响应为tt c te LUt i e t U t u ααα--=+=00)()1()( t ≥0响应曲线如图6.4所示。

图6.4 二阶电路的临界阻尼过程(3) CL R 2<，响应是振荡性的，称为欠阻尼情况。

电路响应为t e LU t i t e U t u d td d t dC ωωβωωωααsin )(),sin()(000--=+==t ≥0其中衰减振荡角频率 2220d 2L R LC 1⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-=αωω ，αωβdarctan= 响应曲线如图6.5所示。

U 0t图6.5 二阶电路的欠阻尼过程 图6.6 二阶电路的无阻尼过程（4）当R ＝０时，响应是等幅振荡性的，称为无阻尼情况。

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。

二阶电路响应的仿真实验报告一、实验目的本次实验旨在通过仿真实验的方式，探究二阶电路响应的特性，并且了解其在不同频率下的响应情况。

二、实验原理1. 二阶电路的基本概念二阶电路是指带有两个存储元件（电容或电感）的电路，其具有更加复杂的响应特性。

其中，常见的二阶电路包括二阶低通滤波器、二阶高通滤波器以及二阶带通滤波器等。

2. 二阶低通滤波器的特性在二阶低通滤波器中，当输入信号频率很低时，输出信号基本上不会受到影响；而当输入信号频率逐渐升高时，输出信号将会逐渐减小。

当输入信号频率等于截止频率时，输出信号将会下降3dB；而当输入信号频率继续升高时，输出信号将会更加明显地下降。

3. 仿真实验步骤（1）构建一个RC电路，并且设置初始条件和参数值；（2）绘制RC电路的幅度-频率响应曲线；（3）绘制RC电路的相位-频率响应曲线；（4）分析幅度-频率响应曲线和相位-频率响应曲线的特点。

三、实验步骤1. 构建RC电路在Multisim软件中，选择“模拟”选项卡，然后选择“Passive”选项卡，接着选择“R”和“C”元件，并且将它们连接起来。

最终得到的电路图如下所示：2. 设置初始条件和参数值在Multisim软件中，点击“仿真设置”按钮，在弹出的对话框中，将仿真类型设置为“AC Analysis”，并且设置频率范围为1Hz~10MHz。

接着，设置电容C1的值为0.01μF，电阻R1的值为10kΩ。

3. 绘制RC电路的幅度-频率响应曲线在Multisim软件中，点击“仪表”选项卡，并且选择“AC Analysis”仪表。

接着，在弹出的对话框中，将X轴设置为“Frequency”，将Y轴设置为“Magnitude(dB)”，并且勾选上“Decibel Scale”。

最终得到的幅度-频率响应曲线如下图所示：4. 绘制RC电路的相位-频率响应曲线在Multisim软件中，点击“仪表”选项卡，并且选择“AC Analysis”仪表。

二阶电路动态响应测试
一．实验项目：
在面包板上构建简单的二阶电路并研究电路元件参数对二阶电路动态响应的影响。

二．实验仪器：
信号发生器
数字示波器
电感（10mH）
电容(C=0.1µF)
2K欧电位器
面包板
万用表
导线若干
三．实验电路图：
四．实验步骤及数据记录：
1实验步骤：按照电路图连接好电路，其中信号发生器的参数为：f=400Hz、
Vpp=5V,调节电位器的阻值，分三种情况：过阻尼，临界阻
尼，欠阻尼，分别观察观察示波器显示的波形。

（波形图如
下）。

2 实验数据：
1）过阻尼波形：
电容器电压：Vmin=-5.0V Vmax=0.0V Vpp=5V 频率=400Hz 2)临界阻尼波形：
电容器电压：Vmin=-5.0V Vmax=0.0V Vpp=5V频率=400Hz
测得此时电位器电阻R=450欧姆
3）欠阻尼波形：
Um1=9.68V Um2=7.36V dT=188us
所以测量阻尼系数α=ln(Um1/Um2)/dT=1460
测得此时电阻线路R=22.9欧姆
所以理论α=R/2L=1145
误差不超过20% 所以实验比较成功
五．实验总结：
1.实验前注意示波器的自检
2.实验时注意信号发生器的频率最好在百位
3.得不到过阻尼波形时可以添加一个电阻来增大电路阻值
4.最好测量一下电感的阻值，过大的话影响实验。

实验二：二阶电路的动态响应学号：0928402012 姓名：王畑夕 成绩：一、 实验原理及思路图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 dtu 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-±-=-±-=LCL R L R (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。

可以看出：u C (t)由两个单调下降的指数函数组成，为非振荡的过渡过程。

整个放电过程中电流为正值， 且当2112lnP P P P t m -=时，电流有极大值。

（2）CL R 2=，响应临界振荡，称为临界阻尼情况。

电路响应为tt c te LUt i e t U t u ααα--=+=00)()1()( t ≥0响应曲线如图6.4所示。

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。

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。