主頁 > 技術文章 > 二階網(wǎng)絡狀態(tài)軌跡的顯示--信號與系統(tǒng)實驗箱 2021-12-09

二階網(wǎng)絡狀態(tài)軌跡的顯示--信號與系統(tǒng)實驗箱

一、實驗目的
1.掌握觀察二階電路狀態(tài)軌跡的方法；
2.檢驗根據(jù)給定任務，自行擬定實驗方案的能力。
二、實驗原理說明
1.任何變化的物理過程在第一時刻所處的“狀態(tài)”（狀況、形態(tài)或姿態(tài)），都可以用若干被稱為“狀態(tài)變量”的物理量來描述。電路也不例外，若一個含儲能元件的網(wǎng)絡在不同時刻各支路電壓、電流都在變化，那么電路在不同時刻所處的狀態(tài)也不相同。在電路中是選擇電容的電壓和電感的電流為狀態(tài)變量，所以了解了電路中VC和VL的變化，就可以了解電路狀態(tài)的變化。
2.對n階網(wǎng)絡可以用n個狀態(tài)變量來描述。可以設想一個n維空間，每一維表示一個狀態(tài)變量，構(gòu)成一個“狀態(tài)空間”。網(wǎng)絡在每一時刻所處的狀態(tài)可以用狀態(tài)空間中的一個點來表達，隨著時間的變化，點的移動形成一個軌跡，稱為“狀態(tài)軌跡”。二階網(wǎng)絡的狀態(tài)空間就是一個平面，狀態(tài)軌跡是平面上的一條曲線。電路參數(shù)不同，狀態(tài)軌跡也不相同，電路處于過阻尼、欠阻尼和無阻尼情況的狀態(tài)軌跡如實驗圖5-1、5-2和5-3所示。

（a）iL和vc波形（b）狀態(tài)軌跡
圖5-1 RLC電路在過阻尼時的狀態(tài)軌跡

（a）i和vc波形（b）狀態(tài)軌跡
圖5-2 RLC電路在欠阻尼時的狀態(tài)軌跡

（a）i和vc波形（b）狀態(tài)軌跡
圖5-3 RLC電路在R=0時的狀態(tài)軌跡
三、實驗內(nèi)容
用示波器顯示二階網(wǎng)絡狀態(tài)軌跡的原理與顯示李沙育圖形完全一樣。它采用方波作為激勵源，使過渡過程能重復出現(xiàn)，以便于用一般示波器觀察。
因為由方波激勵，它有正負兩次跳變，因此所觀察到的狀態(tài)軌跡如圖5-4所示，圖中實線部分對應于正跳變引起的狀態(tài)變化，虛線部分則是負跳變相應的狀態(tài)變化。

圖5-4 狀態(tài)軌跡
將頻率f=1KHz、幅度A=2的方波激勵接于P501處。示波器工作方式為“X-Y”，CH1接于TP501，CH2接于TP502或TP503處。調(diào)整電位器（4.7K），使電路工作于不同狀態(tài)（欠阻尼、臨界阻尼、過阻尼）。可觀察到如圖5-1（b）、5-2（b）及5-3（b）所示的軌跡狀態(tài)圖。
實驗電路圖如圖5-5所示。

圖5-5 二階網(wǎng)絡狀態(tài)軌跡實驗電路圖
注：當用萬用表測量可變電位器（4.7K）的電阻值時，信號源要撤離（斷開函數(shù)發(fā)生器H701端與P501之間的連接）。
四、實驗報告要求
繪制不同狀態(tài)的軌跡。
五、實驗設備
1.雙蹤示波器1臺
2.信號與系統(tǒng)實驗箱1臺

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