实验5　二阶动态电路响应的测量

1.实验目的

（1）测量二阶动态电路的零状态响应和零输入响应，了解元器件参数对响应的影响。

（2）观测、分析二阶动态电路响应的三种状态轨迹及其特点，加深对二阶动态电路响应的认识与理解。

2.原理说明

二阶动态电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态响应和零输入响应。其响应的变化轨迹决定于电路中的固有频率。当调节电路中的元器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，可获得单调衰减、衰减振荡及等幅振荡的响应。实验可获得过阻尼、欠阻尼及临界阻尼三种响应图形。

简单而典型的二阶动态电路是一个RLC串联电路和GCL并联电路。二者之间存在对偶关系。本实验仅对GCL并联电路进行研究。

3.实验设备与元器件

（1）函数信号发生器。

（2）双踪示波器。

（3）动态实验电路板。

4.实验内容

动态实验电路板上的元器件组件与实验4相同，见图4-3。利用动态实验电路板中的元器件与开关配合作用，可组成如图5-1所示的GCL并联电路。

令R1=10kΩ，L=4.7mH，C=1000pF，R2为10kΩ可调电阻器，函数信号发生器输出Um=1.5V、f=1kHz的方波脉冲，通过同轴电缆接至图中的激励端，同时用同轴电缆将激励端和响应输出接至双踪示波器的YA和YB两个输入口。

（1）调节可调电阻器R2，观测二阶动态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程，分别描绘响应的典型变化波形。

（2）调节R2使双踪示波器的荧光屏呈现稳定的欠阻尼响应波形，测量此时电路的衰减常数α和振荡频率ωd。

（3）改变一组电路参数，如增/减L或C，重复（2）的测量，将数据记录在表5-1中。随后仔细观测，在改变电路参数时，ωd和α的变化趋势，记录在表5-1中。

5.实验注意事项

（1）调节R2时要细心、缓慢，要找准临界阻尼。

（2）观测双踪示波器时，显示要稳定，如不同步，则可采用外同步法触发（看双踪示波器说明书）。

6.预习思考题

（1）根据二阶动态电路元器件的参数，计算处于临界阻尼状态的R2。

（2）在双踪示波器的荧光屏上，如何测得二阶动态电路零输入响应欠阻尼状态的衰减常数α和振荡频率ωd？

7.实验报告

（1）根据观测结果，在方格纸上描绘二阶动态电路过阻尼、临界阻尼及欠阻尼的响应波形。

（2）测算欠阻尼振荡曲线上的α和ωd。

（3）归纳、总结电路中元器件参数的改变对响应变化趋势的影响。

（4）在报告中要进行实验数据的处理和误差原因的分析。