主页 > 技术文章 > 电路分析实验箱--二阶动态电路响应的研究 2025-07-08

电路分析实验箱--二阶动态电路响应的研究

一、实验目的
1.学习用实验方法研究二阶动态电路的响应，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状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路的认识与理解。
二、实验原理
一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率，当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减，衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼、欠阻尼和临界阻尼三种响应图形。
简单而典型的二阶电路是一个RLC串联和GCL并联电路，这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对GCL并联电路进行研究。
三、实验设备

序号	名称	型号与规格	数量	备注
1	脉冲信号发生器		1
2	双踪示波器		1
3	动态电路实验板		1

四、实验内容
动态电路实验板与实验八相同，如图8-3所示。利用动态线路板中的元件与开关的配合作用，组成如图9-1所示的GCL并联电路。

图9-1

令R1=10kΩ，L=4.7mH，C=1000pF，R2为10kΩ可调电阻器，令函数信号发生器的输出为Um=3V，f=1KHz的方波脉冲信号，输出端接至上图的激励端，同时用同轴电缆线将激励端和响应输出端接至双踪示波器前的YA和YB两个输入口。
1.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。
2.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常数α和振荡频率ω_d。
3.改变一组电路参数，如增、减L或C之值，重复步骤2的测量，并作记录。随后仔细观察，改变电路参数时，ω_d与α的变化趋势，并作记录。

电路参数实验次数	文件参数				测量值
	R1	R2	L	C	α	ω_d
1	10KΩ	调至某一欠阻尼态	4.7mH	1000pF
2	10KΩ		4.7mH	0.01uF
3	30KΩ		4.7mH	0.01uF
4	10KΩ		10mH	0.01uF

五、实验注意事项
1.调节R2时，要细心，缓慢，临界阻尼要找准。
2.观察双踪时，显示要稳定，如不同步，则可采用外同步法触发（可以看示波器说明）。
六、预习思考题
1.根据二阶电路实验线路元件的参数，计算出处于临界阻尼状态的R2之值。
2.在示波器荧光屏上，如何测得二阶电路零输入响应欠阻尼状态的衰减常数α和振荡频率ω_d？
七、实验报告
1.根据观测结果，在方格纸上描绘二阶电路过阻尼，临界阻尼和欠阻尼的响应波形。
2.测算欠阻尼振荡曲线上的α与ω_d。
3.归纳、总结电路元件参数的改变，对响应变化趋势的影响。

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