實驗5　二階動態電路響應的測量

1.實驗目的

（1）測量二階動態電路的零狀態響應和零輸入響應，了解元器件參數對響應的影響。

（2）觀測、分析二階動態電路響應的三種狀態軌跡及其特點，加深對二階動態電路響應的認識與理解。

2.原理說明

二階動態電路在方波正、負階躍信號的激勵下，可獲得零狀態響應和零輸入響應。其響應的變化軌跡決定于電路中的固有頻率。當調節電路中的元器件參數值使電路的固有頻率分別為負實數、共軛復數及虛數時，可獲得單調衰減、衰減振蕩及等幅振蕩的響應。實驗可獲得過阻尼、欠阻尼及臨界阻尼三種響應圖形。

簡單而典型的二階動態電路是一個RLC串聯電路和GCL并聯電路。二者之間存在對偶關系。本實驗僅對GCL并聯電路進行研究。

3.實驗設備與元器件

（1）函數信號發生器。

（2）雙蹤示波器。

（3）動態實驗電路板。

4.實驗內容

動態實驗電路板上的元器件組件與實驗4相同，見圖4-3。利用動態實驗電路板中的元器件與開關配合作用，可組成如圖5-1所示的GCL并聯電路。

令R1=10kΩ，L=4.7mH，C=1000pF，R2為10kΩ可調電阻器，函數信號發生器輸出Um=1.5V、f=1kHz的方波脈沖，通過同軸電纜接至圖中的激勵端，同時用同軸電纜將激勵端和響應輸出接至雙蹤示波器的YA和YB兩個輸入口。

（1）調節可調電阻器R2，觀測二階動態電路的零輸入響應和零狀態響應由過阻尼過渡到臨界阻尼，最后過渡到欠阻尼的變化過程，分別描繪響應的典型變化波形。

（2）調節R2使雙蹤示波器的熒光屏呈現穩定的欠阻尼響應波形，測量此時電路的衰減常數α和振蕩頻率ωd。

（3）改變一組電路參數，如增/減L或C，重復（2）的測量，將數據記錄在表5-1中。隨后仔細觀測，在改變電路參數時，ωd和α的變化趨勢，記錄在表5-1中。

5.實驗注意事項

（1）調節R2時要細心、緩慢，要找準臨界阻尼。

（2）觀測雙蹤示波器時，顯示要穩定，如不同步，則可采用外同步法觸發（看雙蹤示波器說明書）。

6.預習思考題

（1）根據二階動態電路元器件的參數，計算處于臨界阻尼狀態的R2。

（2）在雙蹤示波器的熒光屏上，如何測得二階動態電路零輸入響應欠阻尼狀態的衰減常數α和振蕩頻率ωd？

7.實驗報告

（1）根據觀測結果，在方格紙上描繪二階動態電路過阻尼、臨界阻尼及欠阻尼的響應波形。

（2）測算欠阻尼振蕩曲線上的α和ωd。

（3）歸納、總結電路中元器件參數的改變對響應變化趨勢的影響。

（4）在報告中要進行實驗數據的處理和誤差原因的分析。