ADALM1000 SMU培训主题5： RL电路的瞬态响应

在《模拟对话》2017年12月文章中介绍SMU ADALM1000 之后，我们希望将该系列续写下去，介绍一些小的基本测量。如需参阅之前的ADALM1000文章，请点击 此处。

现在我们开始下一个实验。

本实验活动的目标是通过脉冲波形研究串联RL电路的瞬态响应并了解时间常数的概念。

本实验活动与我们的另一个实验活动（活动4：RC电路的瞬态响应）类似，区别在于电容被电感取代。本实验将向RL电路施加一个方波，以分析该电路的瞬态响应。RL电路对电路时间常数的影响由与之相关的脉冲宽度决定。

时间常数(τ)：RC或RL电路中发生某些电压和电流变化所需的时间度量。一般而言，发生切换后经过的时间超过五倍时间常数(5τ)时，各电流和电压已达到最终值，此过程亦称为稳态响应。

一个RL电路的时间常数等于其等效电感除以等效电感两端的戴维宁电阻。

脉冲就是电压或电流从一个电平跳变到另一电平，然后又返回原来电平的过程。如果一个波形的高电平时间与其低电平时间相等，则称之为方波。每个脉冲序列循环的长度称为周期(T)。一个理想方波的脉冲宽度(tp)等于时间周期的一半。

方波的脉冲宽度和频率之间的关系可表示为：

在RL电路中，电感两端的电压随着时间推移而减小，而在RC电路中，电容两端的电压随着时间推移而增大。因此，RL电路中的电流与RC电路中的电压具有相同的形式：它们均根据1 – e–(t × R/L)以指数方式上升到最终值。

电感中电流的表达式为：

其中V表示t = 0时电路上施加的源电压。该响应曲线呈递增趋势，如图3所示。

（时间轴利用τ归一化）

电感上的电流衰减表达式为：

其中：

I0 为t = 0时电感中储存的初始电流。

L/R = τ为时间常数。

该响应曲线是一个衰减式指数曲线，如图4所示。

利用ALM1000可以直接测量通过电感的电流（由驱动源提供的电流），因此我们将测量并比较电流和电阻两端的输出电压。电阻波形应与电感电流相似，因为VR = I × LR。依据示波器上的波形，我们应能测量时间常数τ，它应该等于τ = L/RTOTAL。

这里，RTOTAL是总电阻，可以通过RTOTAL = R电感+ R来计算。

"R电感"是测得的电感电阻值，其测量方法是在运行实验之前将电感连接到欧姆表。

此配置使得示波器可以查看通道A上电路的输入电压和电感中的电流，以及通道B上电路的输出电压。请确保已勾选Sync AWG选择器。

您可以在学子专区博客上找到问题答案。

与所有ALM实验室一样，当涉及与ALM1000连接器的连接和配置硬件时，我们使用以下术语。绿色阴影矩形表示与ADALM1000模拟I/O连接器的连接。模拟I/O通道引脚被称为CA和CB。当配置为驱动电压/测量电流时，添加-V，例如CA-V；当配置为驱动电流/测量电压时，添加-I，例如CA-I。当通道配置为高阻态模式以仅测量电压时，添加-H，例如CA-H。

示波器迹线同样按照通道和电压/电流来指称，例如：CA-V和CB-V指电压波形，CA-I和CB-I指电流波形。

对于本文示例，我们使用的是ALICE 1.1版软件。

文件：alice-desktop-1.1-setup.zip。请点击此处下载。

ALICE桌面软件提供如下功能：

欲了解更多信息，请点击 此处。

注：需要将ADALM1000连接到您的PC才能使用该软件。