实验六    含受控源的RL电路响应的研究

一、       实验目的

1、熟悉含受控源的RL电路的特点及分析方式，加深对其的理解和认识；

2、学习使用Multisim软件对电路模型进行仿真，仿真分析一阶RL电路的响应及其波形

二、       实验原理及实例

当电路中含有储能元件，即电感和电容元件，这类元件的电压和电流关系是微分、积分关系而不是代数关系，因此根据基尔霍夫定律和元件特性方程所列写的电路方程，是以电流或电压为变量的微分方程。这类元件称为动态元件，只含一个动态元件的电路称为一阶电路。

 三要素法能快速的求出直流一阶电路的响应。对于RL一阶电路：                  

是换路后电感元件所接的电阻性的有源一端口网络的戴维宁等效电阻。是相应的稳态值，是响应的初始值。

例：如图所示的电路中，已知该电路为零状态响应，求其电感电流及电压并用Multisim软件观察电感电流及电压的波形。

 

                                  图6—1

理论分析：求换路后电感元件所接的电阻性的有源一端口网络(如右上图所示)的戴维宁等效电阻。

        

            

          

                  

三、       仿真设计步骤：

1.根据题目要求设计电路；

2.对设计出来的电路原理图进行理论分析和运算；

3.对设计的电路用软件进行仿真模拟；

4.观察仿真结果，与理论值进行比较；

5.对结果进行分析，作出小结。

四、       仿真实验结果

如图所示，设计仿真电路：

图6—2

仿真结果如下波形图所示，仿真波形与计算表达式基本相符。电感电流由零上升至平稳，电感电压在0时刻越变为最大后慢慢衰减至零。

                      图6—3

五、       仿真实验小结

1、熟练了仿真软件的使用；

2、通过对含受控源的RL一阶电路的瞬变分析，熟悉了一阶电路的三要素求法；

3、通过软件的仿真分析，学会了用Multisim软件分析一阶电路，并学会了用软件的分析方法来分析波形，分析方法简单方便，并且可以观测多组数据，是仿真观察电路波形的很好的工具。

4、锻炼了动手实践和独立思考的能力。

 

第二篇：仿真实验二 二阶电路响应

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：

其中:称为衰减系数，称为谐振频率，称为衰减振荡频率

电路过渡过程的性质为过阻尼的非振荡过程。

电路过渡过程的性质为临界阻尼的非振荡过程。  

电路过渡过程的性质为欠阻尼的振荡过程。

   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

          

 

三、仿真实验电路搭建与测试：

(一)、当时，即二阶电路呈现过阻尼状态，在开关动作之后，所示电路如下：

1、  所示电路如下：

2、  在开关动作之后，所示波形如下：

（二）、改变R值，使,即电路呈现临界阻尼状态

1、所示电路如下：

2、电路在开关动作之后，所示波形如下：

由上示波形可得，临界阻尼也属非正弦振荡类型，而且正好是过阻尼和欠阻尼，非振荡和振荡的分界线。

（三）、改变R值，使,即电路呈现欠阻尼状态

1、所示电路如下：

2、在开关动作之后，所示波形如下：

由上示波形可得，欠阻尼为振荡放电过程，而电路中的电阻具有抑制振荡的阻尼作用，由于电路为零输入，因此，随着振荡过程的进行，能量逐渐被消耗，使振荡逐渐衰减。

四、结论分析：

1、临界阻尼也属非正弦振荡类型，而且正好是过阻尼和欠阻尼，非振荡和振荡的分界线。

2、欠阻尼为振荡放电过程，而电路中的电阻具有抑制振荡的阻尼作用，由于电路为零输入，因此，随着振荡过程的进行，能量逐渐被消耗，使振荡逐渐衰减。

五、思考与总结

1、在实验过程中要分清楚在开关动作之后的二阶电路是串联还是并联，测电容两端的        波形，就能看出振荡的状态；

2、要掌握EW仿真软件中，示波器的使用，示波器注意接地；

3、理论分析要仔细认真，否则得不出临界状态的波形图

此次实验是做有关二阶电路的三个状态特性：过阻尼、临界阻尼和欠阻尼。

在实验之前，要分清楚，分别在什么情况下是过阻尼、临界阻尼，还有欠阻尼。当时为临界阻尼；而当大于时，为过阻尼；小于时，为欠阻尼。

要观察开关动作之后，电容电压所显示的波形，并分析：当过阻尼时，为非振荡放电；当欠阻尼时，为振荡放电，由于电阻的阻尼作用，振荡逐渐衰减；而，当电路处临界阻尼时，也为非振荡放电，但是，是介于过阻尼和欠阻尼，非振荡与振荡放电之间。