二阶电路稳态分析

1

实验29: 二阶电路暂稳态的研究与状态轨迹

一 实验目的:

1. 研究R L C串联电路的电路参数与其暂稳态过程的关系

2. 观察二阶电路在过阻尼,临界阻尼和欠阻尼三种情况下的响应波形 3. 掌握观察动态电路状态轨迹的方法

4. 掌握利用计算机仿真观察电路波形的方法 二实验内容

1. 研究R L C串联电路零输入响应波形及其状态轨迹

(1) 利用PSpice分析下面的电路图.电容元件初始状态为10V,电感元件初始状态为0.分别计算R为0.00001 20 40 100 时的波形如下

c1R1{val}2PARAMETERS:L2L10.8m2C12u110(a)R=0 无阻尼情况

2

(b)R=20 欠阻尼情况

(c)R=40 临界阻尼情况

(d)R=100过阻尼情况

3

(2)再用PSpice在一个坐标下观察uc IL Ul 波形,在屏幕上得到如下图形: (a)R=20 欠阻尼情况

(b)R=40 临界阻尼情况

(c)R=100过阻尼情况

4

2.研究方波信号下的R L C 串联电路

电路图如下.分别选取Val= -0.5 0.1 1 10 400 200 是uc的波形

PARAMETERS:11R1{val}221L10.

1

实验29: 二阶电路暂稳态的研究与状态轨迹

一 实验目的:

1. 研究R L C串联电路的电路参数与其暂稳态过程的关系

2. 观察二阶电路在过阻尼,临界阻尼和欠阻尼三种情况下的响应波形 3. 掌握观察动态电路状态轨迹的方法

4. 掌握利用计算机仿真观察电路波形的方法 二实验内容

1. 研究R L C串联电路零输入响应波形及其状态轨迹

(1) 利用PSpice分析下面的电路图.电容元件初始状态为10V,电感元件初始状态为0.分别计算R为0.00001 20 40 100 时的波形如下

c1R1{val}2PARAMETERS:L2L10.8m2C12u110(a)R=0 无阻尼情况

2

(b)R=20 欠阻尼情况

(c)R=40 临界阻尼情况

(d)R=100过阻尼情况

3

(2)再用PSpice在一个坐标下观察uc IL Ul 波形,在屏幕上得到如下图形: (a)R=20 欠阻尼情况

(b)R=40 临界阻尼情况

(c)R=100过阻尼情况

4

2.研究方波信号下的R L C 串联电路

电路图如下.分别选取Val= -0.5 0.1 1 10 400 200 是uc的波形

PARAMETERS:11R1{val}221L10.

一阶电路和二阶电路的动态响应

一、实验目的

1、掌握一阶电路的动态响应特性测试方法

2、掌握Multisim软件中函数发生器、示波器和波特图仪的使用方法 3、深刻理解和掌握零输入响应、零状态响应及完全响应 4、深刻理解欠阻尼、临界、过阻尼的意义

5、研究电路元件参数对二阶电路动态响应的影响

6、掌握Multisim软件中的Transient Analysis等仿真分析方法 二、实验原理

1、一阶电路的动态响应

电路的全响应：uc(t)=U0e-t/RC+Us(1-e-t/RC) (t>=0) （1）零输入响应 uc(t)=U0e-t/RC (t>=0)

输出波形单调下降。当t=τ=RC时， uc(τ)=U0/e=0.368U0，τ成为该电路的时间常数。 （2）零状态响应 uc(t)=Us(1-e-t/RC)u(t)

电容电压由零逐渐上升到Us，电路时间常数τ=RC决定上升的快慢。 2、用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。图所示的线性RLC串联电路是一个典型的二阶电路。 定义：衰减系数（阻尼系数）??R 2LLC自由振荡角频率（固有频率）?0?1 （1）零输入响应

动态电路在没有外施激励时，由动态元件的初始储能引起的响应，称为零输入

第七章

一阶电路和二阶电路的时域分析

§7-1 动态电路的方程及其初始条件 §7-2 一阶电路的零输入响应 §7-3 一阶电路的零状态响应 §7-4 一阶电路的全响应 §7-5 二阶电路的零输入响应 §7-6 二阶电路的零状态响应和全响应制作群主 页 总目录 章目录 上一页 下一页 退 出

§7-7 §7-8 *§7-9

一阶电路和二阶电路的阶跃响应 一阶电路和二阶电路的冲激响应 卷积积分

*§7-10 状态方程 *§7-11 动态电路时域分析中的几个问题

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退

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理解动态电路的概念；熟练掌握求解一阶电路的 零输入、零状态和全响应的方法；掌握求解一阶电路 阶跃响应、冲激响应的方法；了解求解二阶电路的各 种响应的经典法；了解二阶电路的过渡过程的性质和 物理意义。

应用三要素法分析一阶电路的零输入响应、零状 态响应和全响应；求解一阶电路的阶跃响应、冲激响 应。制作群主 页 总目录 章目录 上一页 下一页 退 出

针对一阶或高阶电路，如何写出相应的微分方 程；冲激响应的求解。

讲课7学时，习题1学时。

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教学论文

第32卷 第5期2010年10月

电气电子教学学报

JOURNALOFEEE

Vol.32 No.5Oct.2010

Matlab在二阶电路动态分析中的应用

董圣英

(德州职业技术学院电气电子工程系,山东德州253034)

摘 要:二阶电路的动态分析是 电路分析 课程中的基本教学内容。本文针对二阶动态电路抽象难学的特点,提出了理论分析和软件仿真相结合的教学方法。在理论分析的基础上,应用Matlab仿真软件对二阶电路进行建模仿真,通过改变电路参数观察其对电路动态过程的影响。将Matlab仿真软件引入电路分析课程教学,即可加深学生对课程中抽象理论的认识和理解,也可锻炼学生分析问题和解决问题的能力。关键词:Matab;二阶电路;仿真中图分类号:TM132

文献标识码:A 文章编号:1008 0686(2010)05 0116 03

TheApplicationofMatlabintheSecond OrderCircuitDynamicAnalysis

DONGSheng ying

(DezhouVocationalandTechnicalcollege,Dezhou253034,China)

Abstract:

实验二 MATLAB数值计算：二阶电路的时域分析

一、实验目的

在物理学和工程技术上，很多问题都可以用一个或一组常微分方程来描述，因此要解决相应的实际问题往往需要首先求解对应的微分方程(组)。在大多数情况下这些微分方程(组)通常是非线性的或者是超越方程(比如范德堡方程，波导本征值方程等)，很难解析地求解（精确解），因此往往需要使用计算机数值求解（近似解）。MATLAB作为一种强大的科学计算语言，其在数值计算和数据的可视化方面具有无以伦比的优势。在解决常微分方程(组)问题上，MATLAB就提供了多种可适用于不同场合(如刚性和非刚性问题)下的求解器(Solver)，例如ode45，ode15s，ode23，ode23s等等。本次实验将以二阶线性电路-RLC电路和二阶非线性电路-范德堡电路的时域计算为例，了解和学习使用MATLAB作为计算工具来解算复杂的微分方程，以期达到如下几个目的：

1. 熟练使用dsolve函数解析求解常微分方程； 2. 熟练运用ode45求解器数值求解常微分方程；

3. 了解状态方程的概念，能使用MATLAB对二阶电路进行计算和分析；

二、实验预备知识

1．微分方程的概念

未知的函数以及它的某些阶的导数连同自变量都由一已

实验二 MATLAB数值计算：二阶电路的时域分析

一、实验目的

在物理学和工程技术上，很多问题都可以用一个或一组常微分方程来描述，因此要解决相应的实际问题往往需要首先求解对应的微分方程(组)。在大多数情况下这些微分方程(组)通常是非线性的或者是超越方程(比如范德堡方程，波导本征值方程等)，很难解析地求解（精确解），因此往往需要使用计算机数值求解（近似解）。MATLAB作为一种强大的科学计算语言，其在数值计算和数据的可视化方面具有无以伦比的优势。在解决常微分方程(组)问题上，MATLAB就提供了多种可适用于不同场合(如刚性和非刚性问题)下的求解器(Solver)，例如ode45，ode15s，ode23，ode23s等等。本次实验将以二阶线性电路-RLC电路和二阶非线性电路-范德堡电路的时域计算为例，了解和学习使用MATLAB作为计算工具来解算复杂的微分方程，以期达到如下几个目的：

1. 熟练使用dsolve函数解析求解常微分方程； 2. 熟练运用ode45求解器数值求解常微分方程；

3. 了解状态方程的概念，能使用MATLAB对二阶电路进行计算和分析；

二、实验预备知识

1．微分方程的概念

未知的函数以及它的某些阶的导数连同自变量都由一已

二阶电路在实际中的应用

二阶电路在实际中的应用

广西大学电气工程00314

摘要：用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。在二阶电路中，给定的初始条件应有两个，它们由储能元件的初始值决定。典型的两种电路为：串联RLC电路和并联RLC电路. 关键字：二阶电路 串联 并联 应用

Second-order Circuit in Practice

Abstract: with the second order differential equation describes dynamic circuit called second-order circuit. In the second order circuit, given initial conditions due two, they are energy storage of components of the initial value decision. The typical two circuit for: series and parallel RLC circuit RLC circuit.

Key word: second order circuit ze

二阶电路在实际中的应用

二阶电路在实际中的应用

广西大学电气工程00314

摘要：用二阶微分方程描述的动态电路称为二阶电路。在二阶电路中，给定的初始条件应有两个，它们由储能元件的初始值决定。典型的两种电路为：串联RLC电路和并联RLC电路. 关键字：二阶电路 串联 并联 应用

Second-order Circuit in Practice

Abstract: with the second order differential equation describes dynamic circuit called second-order circuit. In the second order circuit, given initial conditions due two, they are energy storage of components of the initial value decision. The typical two circuit for: series and parallel RLC circuit RLC circuit.

Key word: second order circuit ze

武汉理工大学《基础技能强化训练》课程设计说明书

二阶带通电路的频率响应

1基础强化训练题目

写出U1到I2的传递函数，令R=1， ，画出Q=5，10，20，50，100的幅频和相频响应。

图1 题目电路图

用protel绘制出该题的电路图如图2所示。

图2 protel绘制的电路图

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武汉理工大学《基础技能强化训练》课程设计说明书

2题目分析

从题目模型来看，本题是一个典型的二阶带通电路。在下面的LC电路中，由于电路中存在着电感和电容，当电路中激励源的频率发生变化时，电路中的感抗和容抗随频率变化，从而导致电路的工作状态也跟随频率变化。当频率的变化超出一定的范围时，电路将偏离正常的工作范围，并可能导致电路失效，甚至损坏电路。

电路和系统的工作状态随频率而变化的现象称为电路和系统的频率特性，又称为频率响应。电路在单一独立激励作用下，其零状态响应r(t)的象函数r(s）与激励e(t)的象函数E(s)之比定义为该电路的网络函数H(s)。如果另网络函数H(s)中复频率s等于jω ，分析H(jω)随ω变化的情况，就可以预见相应的转移函数或者驱动点函数在正弦稳态情况下随ω变化的特性。

对于某一个固定的角频率 ，H(jω)通常是一个复数，可以表示为：

??