实验六一阶二阶动态电路

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

制作群

主

页

总目录

章目录

上一页

下一页

退

出

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。

制作群

主

页

总目录

章目录

上一页

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:

学号：

课程设计

课程名称 题目 学院 专业 班级 姓名 指导教师

专业基础实践课程设计 Matlab运算与一阶动态电路分析

信息工程学院 电子信息工程 电信1305班 李晓月 杨媛媛

2016 年 1 月 13 日

武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书

课程设计任务书

学生姓名：李晓月专业班级：电信1305班 指导教师：杨媛媛工作单位：信息工程学院 题目: Matlab运算与一阶动态电路分析

初始条件：

1.Matlab7.1以上版本软件； 2.专业基础实践辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、“线性代数”及“信号处理类”相关书籍等；

3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类基础课程。

要求完成的主要任务：(包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求) 1.实践内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套独立完成；

2.本专业基础实践统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，完成针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记

学号：

课程设计

课程名称 题目 学院 专业 班级 姓名 指导教师

专业基础实践课程设计 Matlab运算与一阶动态电路分析

信息工程学院 电子信息工程 电信1305班 李晓月 杨媛媛

2016 年 1 月 13 日

武汉理工大学《专业基础实践》课程设计说明书

课程设计任务书

学生姓名：李晓月专业班级：电信1305班 指导教师：杨媛媛工作单位：信息工程学院 题目: Matlab运算与一阶动态电路分析

初始条件：

1.Matlab7.1以上版本软件； 2.专业基础实践辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应用”、“线性代数”及“信号处理类”相关书籍等；

3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类基础课程。

要求完成的主要任务：(包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求) 1.实践内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套独立完成；

2.本专业基础实践统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析，完成针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记

一阶电路动态过程的时域分析

1、典型一阶电路

一阶电路仅包含一个动态元件，若将动态元件分离出来，则由戴维南或诺顿定理可得到如下两种典型一阶电路：

典型一阶RC电路

典型一阶RL电路

注意：图中N是线性含源单口网络。 2、一阶电路的电路方程及其一般形式 ? 一阶RC电路：

①关于uC的电路方程：RCduC?uC?uS

dt②关于iC的电路方程：RCdiC?iC?CduS

dtdt③关于uR的电路方程：RCduR?uR?RCduS dtdt? 一阶RL电路

①关于iL的电路方程：LdiL?iL?1uS

RdtR②关于uL的电路方程：LduL?uL?LduS RdtRdt③关于uR的电路方程：LduR?uR?uS Rdt? 一阶电路方程的一般形式

从上可知，一阶电路的电路方程都是一阶常系数微分方程。并且，若记电路的激励为x(t)，响应为y(t)，则一阶电路方程一般形如：

dy(t)??y(t)?x(t) dt式中，? 因具有时间的单位而称为一阶电路的时间常数(time constant)。并且，对于一阶RC电路，

库??安秒??秒 ?欧?????RC???欧??法???欧?????伏????伏?????对于一阶

基于MATLAB的一阶动态电路特性分析

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 题 目：

基于MATLAB的一阶动态电路特性分析

初始条件：

MATLAB软件 微机

要求完成的任务：

1、以RC串联电路为例绘出uC(t),uR(t),i(t),pC(t),pR(t)波形,以RL并联电路的零输入响应为例汇出iL(t),iR(t),u(t),pL(t),pR(t)的波形；

2、以RC串联电路的直流激励的零状态响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t),pC(t),pR(t)，pus(t)波形，RL并联电路的iL(t)，iR(t)，u(t)，pL(t)，pR(t)；

3、以RC串联电路的直流激励的全响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t)波形，RL并联电路的iL(t),iR(t),u(t)波形；

4、以RC串联电路的正弦激励的零状态响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t),us(t)波形，RL并联的iL(t),iR(t),u(t),iS(t)波形；

5、以RC串联电路的冲激响应为例绘出uC(t), i(t)波形，RL并联电路的i

课程设计任务书

学生姓名： 赵静 专业班级： 电子0901 指导教师： 梁小宇 工作单位： 武汉理工大学 题 目：

基于MATLAB的一阶动态电路特性分析

初始条件：

MATLAB软件 微机

要求完成的任务：

1、以RC串联电路为例绘出uC(t),uR(t),i(t),pC(t),pR(t)波形,以RL并联电路的零输

入响应为例汇出iL(t),iR(t),u(t),pL(t),pR(t)的波形；

2、以RC串联电路的直流激励的零状态响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t),pC(t),pR(t)，

pus(t)波形，RL并联电路的iL(t)，iR(t)，u(t)，pL(t)，pR(t)；

3、以RC串联电路的直流激励的全响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t)波形，RL并联电路

的iL(t),iR(t),u(t)波形； 4、以RC串联电路的正弦激励的零状态响应为例绘出uC(t),uR(t),i(t),us(t)波形，RL并联的iL(t),iR(t),u(t),iS(t)波形；

5、以RC串联电路的冲激响应为例绘出uC(t)

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