实验9 基于计算机仿真平台电路过渡过程观测.docx

9 基于计算机仿真平台的电路过渡过程观测 一、任务 利用计算机仿真平台（Multism软件）观测一阶RC电路及二阶电路对方波信号的响应。 （1） 调节出一阶RC电路的三种典型的响应波形uc，并测试波形的关键参数。 （2） 测试一阶RC电路的时间常数。 （3） 调节出二阶电路的三种典型的响应波形uc，并测试波形的关键参数。 二、目的 学习使用Multism软件平台组织实验的基本方法，了解电路的过渡过程现象，同时搞清楚如下问题的答案。 三、问题 1.对于一个由电阻和电容串联组成的一阶RC电路来讲，当外加周期为T的方波激励时： （1）满足怎样的参数条件（即RC与T的关系），电容电压为近似方波。 答：当RCT，T=100RC时，电容电压波形为近似方波。 （2）满足怎样的参数条件（即RC与T的关系），电容电压为近似三角波（三角波的幅度=1/5输入信号幅度值）。 答：当RCT时电容电压波形为近似三角波。 （3）在怎样的电容电压波形下，能够比较准确地测知一阶电路的时间常数。 答：当电容波形曲线能够反应响应量从初值到终值的完整过程时，能够比较准确的测知一阶电路的时间常数。 2.对于一个由电阻、电感和电容串联组成的二阶电路来讲，当外加周期为T得方波激励时： （1）满足怎样的参数条件，电容电压出现衰减振荡。 答：1/√RCR/2L时，欠阻尼，其中，1/√LC=R/2L为临界阻尼，此时电路的过渡过程衰减振荡。 （2）满足怎样的参数条件，电容电压出现等幅振荡。 答：R=0时，无阻尼，此时电路将出现等幅振荡。 （3）满足怎样的参数条件，电容电压不出现振荡。 答： 1/√RC=R/2L时，过阻尼，此时电路的过渡过程为不出现振荡。 （4）电容电压的振荡幅度与过渡过程进程具有怎样的定性关系。 答：在欠阻尼的情况下，电容电压的振荡幅度以较慢的速度减小；在过阻尼的情况下，电容电压振荡幅度很快的减小；无阻尼振荡的情况下，电容电压振荡幅度不变。 四、线路 1.一阶RC电路 2.欠阻尼 3.过阻尼 4.无阻尼 五、步骤 1.实验电路的形成方法 (1)Multisim12软件将常见电路元件按类放入不同的元件库中，系统主界面提供了选用它们的快捷键。本实验的一阶电路仅需要一个电阻元件R和一个电容元件C，二阶电路则需要R、L和C元件各一个。找到所需元件库，将所需元件拉入电路绘制区，双击元件来调整元件参数。各元件的参数取值建议如下：①一阶电路C=0.1μF，R为100Ω~20kΩ；②二阶电路C=0.1μF，L=1mH，R为20Ω~1kΩ。 (2)电路激励和示波器 本实验需要的方波信号激励可以由信号源提供，也可以由函数发生器提供；测试仪器为示波器，找到其所在元件库，将其拉入电路绘制区，双击元件调节参数。信号类型及参数：方波，频率f=1kHz，幅值U=6V。 (3)连线 将鼠标滑向元件的一端待出现“·”后按住鼠标左键滑向需连接的另一点，待出现“·”后抬手。 2.波形测试及结果存储 (1)定性观测 双击示波器元件，单击Expand按钮，单击仿真开关，待示波器运行后再一次单击开关，进入波形测量。此时：①若波形过密或过疏，则调节Time Base中的数值；②若波形过大或过小，则调节V/Div中的数值；③若希望分开两波形，则调节Y Position。 (2)定量观测 调节两条标尺线，读出所需参数。 六、数据及现象 1.一阶RC电路的实验电路图 (1)RC较小时的响应 RCT幅度0.1kΩ0.1μF0.2ms/Div6.0000V(2)RC增大时的响应 RCT幅度1kΩ0.1μF0.20ms/Div6.0000V(3)RC更大时的响应 RCT幅度20kΩ0.1μF0.20ms/Div6.0000V2.测试一阶RC电路的时间常数 RC?T幅度1kΩ0.1μF103.6152μs0.20ms/Div6.0000V3.二阶电路的实验电路图 (1) 过阻尼响应 RCLT幅度1kΩ0.1μF1mH0.10ms/Div6.0000V(2)欠阻尼响应 RCLT幅度0.2kΩ0.1μF1mH0.10ms/Div6.0000V(3)无阻尼响应 RCLT幅度0Ω0.1μF1mH0.10ms/Div6.0000V