电力工程学院实验报告格式

1、南京工程学院电力工程学院2010/ 2011 学年 第 2学期实验报告课程名称电路实验（n）实验名称RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应班级名称继保092学生姓名学 号 206090410同组学生姓名 实验时间2011.05.09实 验地点工程实践中心 9-229实验报告成绩： 评阅教师签字： 年 月 日电力工程学院二。七年制- -、实验目的.当R变化时，分别观察：过阻尼、临界阻尼、欠阻尼衰减振荡、等幅振荡时的 计的零输入响应波形和阶跃响应波形。.通过仿真，分析 RLC二阶串联电路参数对响应波形的影响。.通过仿真，熟悉 Multisim9的具体操作，学会创建，编辑电路。、原理简述能用二阶微分方

2、程描述的电路称为二阶电路，它在电路结构上含有两个独立的动态电 路元件。在二阶电路中，给定的初始条件应有两个，它们由储能元件的初始值决定。RLC串联电路的零输入响应，它可用下述线性二阶常微分方程描述： TOC o 1-5 h z d2uCduC HYPERLINK l bookmark10 o Current Document LC RCC uC =0 dt2dt与电路结构参数相关的两个特征根为:_ R ,7 R21p1 - -2L ； 2L - LC_ R ；/R21p1 2L 2L - LCuC = Aep1t A2ep2tA1,A2 由初始条件：uC(0Q=uC(0)iL(0+)=iL(0

3、J所决定。(1)当R 2,则2为两个不相等的实根，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振 荡放电过程。(2)当R = 2、L,则2为两个相等的负实根，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非 C 12如果R 振荡放电过程。p则P2为两个不相等的共轲根，电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。三、实验接线图如图1.1所示，当R变化时，分别观察：过阻尼、临界阻尼、欠阻尼衰减振荡、等幅 振荡是的uc的零输入响应波形和阶跃响应波形。图1.1 RLC串联电路的零输入响应和阶跃响应(注：接线图中，开关从上到下是零输入相应，开关从下到上是阶跃响应)(a)临界阻尼，R=2 kQ时。开关由上拨到下时，如图 1.2(a)所示

4、；开关由下拨到上时, 如图1.2(b)所示。图1.2(a)零输入响应电路nF 10 C1 I-图1.2(b) 阶跃响应电路(b) R=5kQ时，零输入响应过阻尼电路。开关由上拨到下时，如图 下拨到上时，如图1.3(b)所示。1.3(a)所示；开关由XSC11.0rF图1.3 (a)过阻尼零输入响应电路(c)欠阻尼，R=10时。开关由上拨到下时，如图 1.4(a)所示；开关由下拨到上时，如 图1.4(b)所示。XSC1(d)等幅振荡,R=0时。开关由上拨到下时，如图 1.5(a)所示；开关由下拨到上时，如 图1.5(b)所示。四、仿真结果1.零输入响应临界阻尼电路，R=2kQ时。开关从上拨到下时

5、，示波器上显示的零输入响应临界阻尼波形如图1.6所示。图1.6零输入响应临界阻尼波形开关从下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应临界阻尼波形如图1.7所示。图1.7阶跃响应临界阻尼波形2.零输入响应过阻尼电路，R=5kQ时，开关从上拨到下时，示波器上显示的零输入响应过阻尼波形如图1.8所示。图1.8零输入响应过阻尼波形开关下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应欠阻尼波形如图1.11所示。- -开关从下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应过阻尼波形如图1.9所示。- -图1.9阶跃响应过阻尼波形.欠阻尼，R=10 时，开关从上拨到下时。示波器上显示的零输入响应欠阻尼波形如 图1.10所示。图1.10零输入响

6、应欠阻尼波形图1.11阶跃响应欠阻尼波形0 5 c i11o s c op elSC11.12.等幅振荡，R=0Q ,时开关从上拨到下时，示波器上显示零输入响应等幅波形如图 所示。上哥OscillascopeXSCl区J Ch-aTLn.el_B12 *5,272T2-T1 |12.000 VEx七谭Timebase频道 刻度师商而Y位置p 茎121近Y位置1女1。河二湖二二撼；保存|图1.12零输入响应等幅波形开关从下拨到上时，示波器上显示的阶跃响应等幅波形如图1.13所示。- -图1.13阶跃响应等幅波形五、结论本次上机实验利用 Multisim软件对RLC串联电路的响应进行了仿真，得出了

7、二阶系统 的响应随阻尼比不同而变化的情况，揭示了阻尼比系数和响应曲线之间的关系。只要适当 调整R,L,C的参量数值，并对虚拟实验仪器进行合理设置，便可得到理想的RLC串联电路的阻尼振荡曲线，从而形象、准确地反应RLC电路中阻尼振荡的全过程，进而体现了二阶系统的动态性能。电阻R很小的时候，L,C之间能量的交换占主导作用，电阻消耗的能量较小，在整个 过程中，波形将呈现衰减振荡的状态，将周期性地改变方向，储能元件也将周期性地交换 能量，所以当RczJL时，电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡放电过程。当电阻 R很 大时能量来不及交换就再在电阻中消耗掉了，电路只发生单纯的积累或释放能量的过程， 1=-所以

8、当RA2JL时，电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡放电过程。零输入响应中，- -电容在整个过程中一直释放储存的电能，电流始终不改变方向，当 t=0时，i=0,当t8时，i=0,所以在放电过程中电流必然要经历从小到大再趋于零的变化，电流达到最大值的时候L之前，电感吸收能量，建立磁场，之后电感释放能量，磁场逐渐衰减，趋向消失。当R=2j_L时，电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡放电过程，在电磁振荡中，临界阻尼与欠阻尼和过阻尼相比，系统从运动趋于平衡所需的时间最短。当 R=0时，电路为等幅振荡，电 路中电压或电流的振荡副度保持不变，振荡过程中不消耗能量。六、实验心得Multisim 9是一款电子线路仿真软件，不但可以简单方便的调用各类电子元件以及仪 表，并且还能经行仿真设计和虚拟实验。我觉得这款软件简单且容易上