1.300E+01 2.035E-04 1.400E+01 5.004E+00 1.500E+01 2.035E-04 1.600E+01 5.004E+00 1.700E+01 2.035E-04 1.800E+01 5.004E+00 1.900E+01 2.035E-04 2.000E+01 5.004E+00
分析：全响应，电容起始电压为1V，此后电容处于充电状态，充电达到饱和后，电容电压的衰减很小又很快开始充电。
四、思考与讨论
1、在RC串联电路中，电容充电上升到稳态值的多少所需要的时间为一个时间常数?。答：RC串联电路中，电容电压上升到稳态值的63.2%所需要的时间为一个时间常数?。 2、在RC串联电路中，电容放电衰减到初始电压的多少所需要的时间为一个时间常数?。答：RC串联电路中，电容电压衰减到初始电压的36.8％所需要的时间为一个时间常数?。 3、通常认为电路从暂态到达稳定状态所需要多少时间？ 答：通常认为电路从暂态到稳态所需时间是5?。
实验五 二阶动态电路的仿真分析
一．实验目的
1、研究R、L、C串联电路的电路参数与其暂态过程的关系。
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。利用响应波形，
计算二阶电路暂态过程有关的参数。
3、掌握利用计算机仿真与示波器观察电路响应波形的方法。
二．实验原理
1、用二阶微分方程描述的动态电路，称为二阶电路。电路的零输入响应只与电路的参
数有关，对应不同的电路参数，其响应有不同的特点：
当 R>2 时，零输入响应中的电压、电流具有非周期的特点，称为过阻尼状态。 当 R<2时，零输入响应中的电压、电流具有衰减振荡的特点，称为欠阻尼状态。此时衰减系数δ=R/2L,ω0=1/ 是在R=0情况下的振荡角频率，称为无阻尼振荡电路的固有角频率。在R≠0时，R、L、C串联电路的固有振荡频率ω’= 将随δ=R/2L的增加而下降。
当R=2 时，有δ=ω0 ，ω’= =0，暂态过程界于非周期与振荡之间，称为临界状态。其本质属于非周期暂态过程。
2、此外还可以在相平面作同样的研究工作。相平面也是直角坐标系，其横轴表示被研
究的物理量度x,纵轴表示被研究的物理量对时间的变化率dx/dt 。由电路理论可知，对于R、L、C串联电路，两个状态变量分别为电容电压Uc、电感电流il 。因为iL=ic=CdUc/dt,所以取Uc为横坐标，il为纵坐标，构成研究该电路的状态平面。
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每一个时刻的Uc、il ，可用相平面上的某一点来表示，这个点称为相迹点。Uc、il 随时间变化的每一个状态可用相平面上一系列相迹点表示。一系列相迹点相连得到的曲线称为状态轨迹（或相轨迹）。 利用Pspice仿真可以很方便地得到状态轨迹。
三．示例实验
１．研究R、L、C串联电路零输入响应波形。
R1-10.00V{var}VPARAMETERS:-10.00V1L1V0.8mC1V2u20V0图5-1
(1)利用Pspice分析图５－1所示的电路。其中电容元件C1的Ic设为１０V,电感元件
IC设为０，电阻R1元件Value设为{var}，设置PARAM 的val参数为１Ω。在设置仿真参数文件的全局变量时，设 Parameter name:为val。在Sweep type栏内，选Value list(参数列表)为0.00001,20,40,100,即分别计算以上参数下的各变量波形。
(2) 再用Pspice在一个坐标下观察Uc、iL、ＵL1波形。
R=0.00001时
1050-5-100sV(R1:1)0.1msV(R1:2)0.2msI(L1)0.3ms0.4ms0.5ms Time0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0ms
图5-2
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R＝20ohm,欠阻尼情况
50-5-100sV(C1:2)0.1msV(L1:1)0.2ms-I(L1)0.3ms0.4ms0.5ms Time0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0ms图5-3
R＝40ohm,临界阻尼情况
50-5-100sV(C1:2)0.1msV(L1:1)0.2ms-I(L1)0.3ms0.4ms0.5ms Time0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0ms图5-4
R＝100ohm,过阻尼情况
50-5-100sV(C1:2)0.1msV(L1:1)0.2ms-I(L1)0.3ms0.4ms0.5ms Time0.6ms0.7ms0.8ms0.9ms1.0ms
图5-5
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四、选做实验
２.研究方波信号作用下的R、L、C串联电路。
R11{var}0.8mL12V1 = 0V2 = 10TD = 0TR = 0.001usTF = 0.001usPW = 2msPER = 4msV1C12uFPARAMETERS:0图5-6
(1)利用Pspice分析电路图５－５，元件设置如图所示，这里C1与L1的初始状态均为
０，设置暂态仿真时间范围是０～８ms（即方波脉冲的两个周期），参数设置为列表方式，分别选取Val=0.5Ω,0.1Ω,1Ω,10Ω,40Ω,200Ω, 观察Uc在这些参数下的波形。
仿真分析得到以下结果： a.R1=-0.5
200V100V0V-100V-200V0sV(C1:2) Time1.0ms2.0ms3.0ms4.0ms5.0ms6.0ms7.0ms8.0ms
图5-7
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b.R1=0.1
40V20V0V-20V-40V0sV(C1:2) Time1.0ms2.0ms3.0ms4.0ms5.0ms6.0ms7.0ms8.0ms图5-8
c.R1=1
40V20V0V-20V0sV(C1:2) Time1.0ms2.0ms3.0ms4.0ms5.0ms6.0ms7.0ms8.0ms图5-9
d.R1=10
15V10V5V0V-5V0sV(C1:2) Time1.0ms2.0ms3.0ms4.0ms5.0ms6.0ms7.0ms8.0ms图5-10
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