7.二阶电路的仿真与实验

二阶电路的动态响应
一、实验内容
1.Multisim仿真
（1）创建电路：
（2）设置=10mH、=22nF，电容的初始电压为5V，电源电压为10V。

利用Transient Analysis观测电容两端的电压。

（3）用Multisim瞬态分析仿真零输入响应（参数欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三
种情况）；在同一张图中画出三条曲线，标出相应阻值。

（4）用Multisim瞬态分析仿真零响应（参数欠阻尼、临界阻尼、过阻尼三种情况）；在同一张图中画出三条曲线，标出相应阻值。

（5）利用Multisim中的函数发生器、示波器和波特仪创建如图所示的电路，观测各种响应。

函数信号发生器设置：方波、频率1kHz、幅度5V、偏置5V。

2.在电路板上按图所示的电路（R1=100Ω、L=10mH、C=47nF）焊接实验电路。

3.调节可变电阻器R2，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，按表记录所测数据和波形。

欠阻尼：R2=35Ω
临界阻尼：R2=819Ω，衰减时间=100us
过阻尼：R2=1kΩ，衰减时间=160us
4.调节R2使示波器荧光屏上呈现稳定的欠阻尼响应波形，定量测定此时电路的衰减振荡角频率
二、实验结论
电阻越高，响应衰减地越快；电阻越低，响应衰减地越慢。

当电阻为零时，
电路无衰减。

二、二阶电路响应的三种状态的仿真一、电路课程设计目的：1、测试二阶动态电路的零状态响应和零输入响应，了解电路元件参数对响应的影响；2、观察、分析二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。

二、仿真电路设计原理：RLC 串联电路，无论是零输入响应，或是零状态响应，电路过渡过程的性质 ，完全由特征方程决定，其特征根：d o LCL R L R p ωαωαα±-=-±-=-±-=22222,1)1()2(2 其中: L R 2=α称为衰减系数，LC10=ω称为谐振频率，220αωω-=d 称为衰减振荡频率 CL R 2>电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。

CL R 2=电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。

C L R 2=电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。

0=R 等幅振荡实例分析：求开关切换后即t>0时，该电路中R 为多少时，二阶电路处于临界状态。

解：t>0后，电路的微分方程为R1R2R3Ai i V u u u dtdu C R dt u d LC c c c c c 5)0()0(25)0()0(0'22=-=+=-=+=++ Ate e e te A e A e A C t i Ve t e t A A u A A p p p C L R LC L R L R Cp R LCp t t t t t t t t c )5.5006975.35405.3535(10)()()5.354020()(5.35402542.141,42.14121)(2p 0142.14142.14142.141422142.14142.141212121'2''2,1'2-----------=-+--=+=+=∴==-===Ω==∴-±-==++δδδδδ，为两个相等的实根。

实验二十一 二阶动态电路设计
一、实验内容
已知RLC 串联电路, 输入为单位阶跃信号, 设计元件参数, 要求电容负载输出电压的超调量约为20%, 调节时间0.003秒。

先进行理论设计和仿真分析, 连接好电路后, 再通过示波器观察实际输入和输出曲线。

二、实验原理图和理论分析
)()()()()(22t t u t u dt t du RC dt
t u d LC S C C C ε==++ 二阶电路的阶跃响应为)sin(1)(0βωωωδ++
=-t e t u t C 超调量为21%ζζπ
σ--==e
M P 调节时间为n s t ζω3=
(5%稳态范围)
,
, C
L n ⋅=21ω L R n ⋅⋅=ωζ2 选用电容C=4.7
F, 由以上推导得L=44.2mH, R=88.4
三、实验设备
函数信号发生器
KTDG-4可调式电感箱0~100mH
可调式电阻箱0~99999.9Ω
交流电压表, 交流电流表
双踪示波器
四、仿真实验
利用EWB 软件, 仿真模型图如下
运行结果如下
电容电阻电感在实验台上连接好电
路, 测量结果如下。

电压有效值
电流有效值
利用示波器观测输入电压和输出电容上电压曲线:
六、数据处理和实验结论
略。

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。

电路仿真实验报告一、实验目的通过电路仿真实验，了解和掌握电路设计和分析的基本原理和方法，培养学生解决实际电路问题的能力。

二、实验器材1.计算机2.电路仿真软件3.电路设计平台4.万用表三、实验内容1.选择一个电路仿真软件，并了解其基本操作方法。

2.使用电路仿真软件进行简单电路的仿真设计。

3.基于仿真结果，根据实验内容进行电路设计和分析。

四、实验步骤1.打开电路仿真软件，并了解其基本操作方法。

2.根据实验要求，选择一个简单电路进行设计，例如二阶低通滤波器。

3.使用电路设计平台进行电路的搭建，包括选择合适的电阻、电容和运放等器件。

4.在电路设计平台上进行参数设置，例如频率范围和截止频率等。

5.运行仿真，观察电路的响应曲线和频率特性。

6.根据仿真结果，分析电路的性能和特点，并进行相关讨论。

7.如果仿真结果不符合预期，可以调整电路参数或者改变电路结构，重新运行仿真并分析结果。

8.根据实验要求，记录仿真结果并撰写实验报告。

五、实验结果与分析在本次实验中，我们选择了一个二阶低通滤波器进行仿真设计。

根据实验要求，我们选择了合适的电阻、电容和运放等器件进行电路搭建。

通过仿真软件运行仿真，我们得到了电路的频率响应曲线和频率特性的结果。

根据图表分析，我们可以看到，在低频时，滤波器具有较好的通过性能，而在高频时，滤波器开始出现截止的现象。

我们还可以通过改变电路参数来观察电路的变化。

例如，增大电容值可以降低截止频率，使滤波器具有较好的低频通过特性。

而增大电阻值则可以增加滤波器的阻带特性。

通过实验结果的分析，我们可以得到滤波器的性能和特点，并根据实际应用的需求来调整电路参数和结构。

六、实验总结与心得体会通过电路仿真实验，我们学习到了电路设计和分析的基本原理和方法。

通过选择合适的电路仿真软件，并根据实验要求进行电路搭建和参数设置，运行仿真并分析结果，我们可以对电路的性能和特点有更深入的了解。

通过本次实验，我还发现了电路设计和分析的一些问题和挑战。

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。

二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点之欧侯瑞魂创作一、 实验目的二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点。

2掌握二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点的测试方法。

二、 实验原理二阶电路是含有立个独立储能元件的电路，描述电路行为的方程是二阶线性常系数微分方程。

应用经典定量分析开关闭合后UC 、i 等零输入响应的变更规律 将如下R 、L 、C 元件的电压电流表达式代入KVL 方程，可得由数学分析可知，要确定二阶微分方程的解，除应知道函数的初始值外，还应知道函数的一阶导数初始值，它可根据下列关系求得 由于ci dt du C -= 所以"+'=u u u C C C 所示二阶微分方程的解可设为特征根为因此 t t C e A e A u 21s 2s 1+= 由初始条件Uc(0+)=Uo,可得 A1+A2=Uo又t t C e A e A dtdu 21s 2s 1+= 可求得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧--=-=1201212021s s U s A s s U s A （1） C LR 2>，S1和S2为不相等的负实数，暂态属非振荡类型，称电路是过阻尼的。

（2） C LR 2=，S1和S2为两相等的负实数，电路处于临界阻尼，暂态是非振荡的。

（3） C LR 2<，S1和S2为一对共轭复数，暂态属振荡类型，称电路是欠阻尼的。

三、 仿真实验设计与测试 解：800LC 1_)2L R (2L R s2200LC 1_)2L R (2L R s1240010*5.125.022226———特征根程。

，电路为非振荡放电过Ω，=-==+-=>==-C L R C L代入公式可得电流最大值发生的时间tm 为四、结果与误差分析1.结果符合二阶电路响应的基本特性2.误差发生的主要原因可能是因为元件内阻的存在五、设计总结通过这次设计我掌握了EWB电路电子分析仿真软件的使用，通过这款软件验证所学的知识，使我对所学的知识有了更深更直观的理解，同时在计算机上设计模拟电路来验证理论对以后的电路学习也将有莫大的帮忙。

一阶电路和二阶电路multisim仿真一阶电路和二阶电路是电路中常见的两种基本电路，它们在电子工程领域有着广泛的应用。

本文将结合multisim仿真软件，介绍一阶电路和二阶电路的基本原理、特点以及仿真实验。

一、一阶电路一阶电路是指由一个电感或一个电容和一个电阻组成的电路。

常见的一阶电路有RC电路和RL电路。

1. RC电路RC电路由一个电阻R和一个电容C组成，电容C与电阻R并联连接。

RC电路是一种常见的滤波电路，可用于信号的去噪和滤波。

在multisim仿真软件中，我们可以搭建一个RC电路，并进行电路参数的调节和信号输入。

通过观察输出波形，可以直观地了解RC 电路对信号的滤波效果。

2. RL电路RL电路由一个电阻R和一个电感L组成，电感L与电阻R串联连接。

RL电路常用于交流电路中的电感负载。

在multisim仿真软件中，我们可以模拟一个RL电路，并观察电路中电流和电压的变化。

通过调节电路参数，可以研究RL电路的响应特性和稳态响应。

二、二阶电路二阶电路是指由两个电感或两个电容和一个电阻组成的电路。

常见的二阶电路有RLC电路和LCR电路。

1. RLC电路RLC电路由一个电阻R、一个电感L和一个电容C组成。

RLC电路是一种常见的振荡电路，可用于产生稳定的振荡信号。

在multisim仿真软件中，我们可以搭建一个RLC电路，并观察电路的振荡频率和振幅。

通过调节电路参数，可以研究RLC电路的共振特性和频率响应。

2. LCR电路LCR电路由一个电感L、一个电容C和一个电阻R组成，电容C和电感L串联连接。

LCR电路常用于频率选择性电路和滤波电路中。

在multisim仿真软件中，我们可以模拟一个LCR电路，并观察电路的频率响应和幅频特性。

通过调节电路参数和输入信号频率，可以研究LCR电路的频率选择性和滤波效果。

一阶电路和二阶电路是电子工程中常见的两种基本电路。

通过multisim仿真软件，我们可以方便地搭建和调试这些电路，并观察其响应特性和频率特性。

实验二之杨若古兰创作二阶电路呼应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）形态轨迹及其特点一、实验目的1、熟练把握二阶电路微分方程的列写及求解过程；2、把握RLC二阶电路零输入呼应及电路的过阻尼、临界阻尼和欠阻尼形态；3、学会利用MULTISIM仿真软件熟练分析电路，特别是电路中各电压电流的变更波形.二、实验道理用二阶线性常微分方程描述的电路称为二阶电路，二阶电路中至多含有两个储能元件.二阶电路微分方程式一个含有二次微分的方程，由二阶微分方程描述的电路称为二阶电路.分析二阶电路的方法仍然是建立二阶微分方程，并利用初始条件求解得到电路的呼应.二阶方程普通都为齐次方程.齐次方程的通解普通分为三种情况：（RLC串联时）1、为两个不等的实根（称过阻尼形态）此时，，二阶电路为过阻尼形态.2、为相等实根（称临界形态）此时，，二阶电路为临界形态.3、为共轭复根（称欠阻尼形态）此时，二阶电路为欠阻尼形态.这三个形态在二阶电路中式一个主要的数据，它决定了电路中电流电压关系和电流电压波形.三、实验内容电路中开关S闭合已久.t=0时将S打开，并测量.1、欠阻尼形态（R=10Ω,C=10mF,L=50mH）如图所示，为欠阻尼形态时的二阶电路图.波形图展现了欠阻尼形态下的和波形(橙色线条为电容电压衰减波形，红色线条为电感电压衰减波形).2、临界阻尼（R=10Ω,C=10mF,L=0.25mH）如图所示，为临界形态的二阶电路图.图展现了临界形态下的的波形.波形图展现了临界形态下的和波形.3、过阻尼形态（R=10Ω,C=1mF,L=1mH）如图所示，为过阻尼形态下的二阶电路图.波形图展现了临界形态下的和波形图.四、实验分析由道理公式和仿真结果，我们可以验证得出1）当二阶电路为欠阻尼形态时，其特征方程特征根为一对复根，且为共轭复根.2）当二阶电路为过阻尼形态时，其特征方程特征根为两个不等的实根.3）当二阶电路为临界阻尼形态时，其特征方程特征根为相等实根五、实验陈述1、总结、分析实验方法与结果在实验过程中，实验须要进行多次电路的转换.实验时须要当心谨慎，以防止出错.在实验结果中，大部分与理论符合合，但仍存在些微误差（省略定量分析）.2、心得体会及其他通过本次实验的进修，我熟悉了二阶电路微分方程的列写及求解过程，熟悉了RLC二阶电路零输入呼应及电路的过阻尼、临界阻尼和欠阻尼形态，更熟练地利用仿真仪器分析电路，这将对当前的仿真实验有主要的基础感化.。