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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（Ⅱ） 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 顾皞婧 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 电力工程学院二〇〇七年制 一、实验目的 1．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 UC的零输入响应波形和阶跃响应波形。 2．通过仿真，分析RLC二阶串联电路参数对响应波形的影响。 3．通过仿真，熟悉Multisim9的具体操作，学会创建，编辑电路。 二、原理简述 能用二阶微分方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。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： 与电路结构参数相关的两个特征根为： A1,A2 由初始条件：所决定。 (1)当，则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，则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振荡放电过程。 (3)如果，则为两个不相等的共轭根，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 kΩ时。开关由上拨到下时，如图1.2(a)所示; 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 图1.2(b) 阶跃响应电路 (b) R=5kΩ时，零输入响应过阻尼电路。开关由上拨到下时，如图1.3(a)所示; 开关由下拨到上时，如图1.3(b)所示。 图1.3（a）过阻尼零输入响应电路 图1.3（a）过阻尼阶跃响应响应电路 (c) 欠阻尼，R=10Ω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。 图1.4(a)欠阻尼零输入响应电路 图1.4(b)欠阻尼阶跃响应电路 （d）等幅振荡, R=0Ω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。 图1.5（a）等幅零输入响应电路 图1.5（b）等幅阶跃响应电路 四、仿真结果 1．零输入响应临界阻尼电路，R=2kΩ时。开关从上拨到下时，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=5kΩ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 3．欠阻尼，R=10Ω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 零输入响应欠阻尼波形 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。 图1.11 阶跃响应欠阻尼波形 4．等幅振荡，R=0Ω，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1.12所示。 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