在 2017年12月的模擬對話文章中介紹SMU ADALM1000之后，我們希望繼續我們的系列中的一些小型基本測量。您可以在此處找到以前的ADALM1000文章。

圖1. ADALM1000的原理圖。

現在讓我們開始下一個實驗。

目的：本實驗活動的目的是研究串聯RL電路的瞬態響應，并使用脈沖波形了解時間常數概念。

背景：該實驗室活動類似于我們的另一個實驗室活動，活動4：RC電路的瞬態響應，除了電容器被電感器取代。在本實驗中，您將向RL電路應用方波，以分析電路的瞬態響應。相對于電路時間常數的脈沖寬度決定了它如何受RL電路的影響。

時間常數（τ）：RC和RL電路中電壓和電流的某些變化所需的時間量度。通常，當切換發生后經過的時間超過五個時間常數（5τ）時，電流和電壓已達到其最終值，這也稱為穩態響應。

RL電路的時間常數是從等效電感器的端子看到的等效電感除以Thévenin電阻。

脈沖是從一個級別變為另一個級別并再次返回的電壓或電流。如果波形的高電平時間等于其低電平時間，則稱為方波。脈沖序列的每個周期的長度是其周期（T）。理想方波的脈沖寬度（tp）等于時間周期的一半。

方波的脈沖寬度和頻率之間的關系由下式給出：

圖2.系列RL電路。

在RL電路中，電感兩端的電壓隨時間降低，而在RC電路中，電容兩端的電壓隨時間增加。因此，RL電路中的電流與RC電路中的電壓具有相同的形式：它們都根據1-e - （t×R / L）指數地上升到它們的最終值。

電感中電流的表達式由下式給出：

其中V是電路的施加源電壓，t = 0.響應曲線增加，如圖3所示。

圖3.電感器中的電流在串聯RL電路中增加。

（時間軸由τ標準化）

電感器上電流衰減的表達式由下式給出：

哪里：

I 0是在t = 0時存儲在電感器中的初始電流

L / R =τ是時間常數。

響應曲線是衰減指數，如圖4所示。

圖4.串聯RL電路通過電感的電流衰減。

由于可以通過ALM1000直接測量通過電感的電流（由驅動源提供的電流），因此我們將測量并比較電阻兩端的電流和輸出電壓。電阻器波形應類似于電感器電流為V [R = I×L [R 。根據示波器上的波形，我們應該能夠測量時間常數τ，它應該等于τ= L / R TOTAL。

這里，R TOTAL是總電阻，可以從R TOTAL = R電感+ R 計算得出。

R電感是電感器電阻的測量值，可以通過在運行實驗之前將電感連接到歐姆表來測量。

材料：

ADALM1000硬件模塊一個電阻（220Ω）一個電感（20 mH（兩個10 mH串聯））

程序：

使用歐姆表測量組合電感和電阻器電阻R TOTAL。您可以使用ALM1000歐姆表工具執行此操作。請記住，當連接串聯的L1和R1時，歐姆表工具會測量相對于地的電阻。在無焊面包板上設置如圖5所示的電路，其元件值為R1 =220Ω，L1 = 20 mH。打開ALICE示波器軟件。

圖5.實驗設置。

圖6.面包板連接。

將通道A AWG最小值設置為0.5 V，將最大值設置為4.5 V，以將2.5 V中心的4 V pp方波作為輸入電壓。從AWG A模式下拉菜單中，選擇SVMI模式。從AWG A形狀下拉菜單中，選擇Square。從AWG B模式下拉菜單中，選擇Hi-Z模式。對于tp =5τ，使用等式2計算所施加的頻率從ALICE曲線下拉菜單中，選擇CA-V，CA-I和CB-V進行顯示。從Trigger下拉菜單中，選擇CA-V和Auto Level。調整時基，直到顯示網格上有大約兩個方波周期。

圖7.示波器配置。

此配置允許示波器查看電路的輸入電壓和通道A上電感的電流以及通道B上電路的輸出電壓。確保已檢查同步AWG選擇器。

VR波形具有與IL（t）波形相同的形狀。從VR波形中，測量時間常數t并將其與從L / R TOTAL計算出的值進行比較（提示：找到與0.63 VR值對應的時間）。有關詳細信息，請參閱背景部分觀察電路的響應并再次記錄tp =25τ和tp =0.5τ的結果。

筆記：

與所有ALM實驗室一樣，在引用與ALM1000連接器的連接和配置硬件時，我們使用以下術語。綠色陰影矩形表示與ADALM1000模擬I / O連接器的連接。模擬I / O通道引腳稱為CA和CB。當配置為強制電壓/測量電流時，添加-V，如在CA-V中或當配置為強制電流/測量電壓時，添加-I，如在CA-1中那樣。當通道在高阻抗模式下配置為僅測量電壓時，添加-H，如在CA-H中那樣。

示波器軌跡類似地通過通道和電壓/電流來表示，例如電壓波形的CA-V和CB-V，以及電流波形的CA-I和CB-I。

我們在這里使用ALICE Rev 1.1軟件作為這些示例。

文件：alice-desktop-1.1-setup.zip。請在這里下載。

ALICE桌面軟件提供以下功能：

用于時域顯示和分析電壓和電流波形的雙通道示波器。2通道任意波形發生器（AWG）控制。X和Y顯示用于繪制捕獲的電壓和電流與電壓和電流數據，以及電壓波形直方圖。2通道頻譜分析儀，用于頻域顯示和電壓波形分析。Bode繪圖儀和網絡分析儀，內置掃頻發生器。用于分析復雜RLC網絡的阻抗分析儀，以及用作RLC儀表和矢量電壓表的阻抗分析儀。直流歐姆表測量相對于已知外部電阻或已知內部50Ω的未知電阻。使用ADALP2000模擬部件套件中的AD584精密2.5 V基準電壓源進行電路板自校準。ALICE M1K電壓表。ALICE M1K儀表源。ALICE M1K桌面工具。有關更多信息，請查看此處。

注意：您需要將ADALM1000連接到PC才能使用該軟件。

圖8. ALICE桌面1.1菜單。

作者：道格默瑟

Doug Mercer于1977年獲得倫斯勒理工學院（RPI）的電子工程學士學位。自1977年加入ADI公司以來，他直接或間接為30多種數據轉換器產品做出了貢獻，并擁有13項專利。他于1995年被任命為ADI研究員。2009年，他從全職工作轉型，并繼續在ADI咨詢，擔任積極學習計劃的榮譽退休人員。2016年，他在RPI的ECSE部門被任命為駐地工程師。

ntoniu Miclaus

Antoniu Miclaus [antoniu.miclaus@analog.com]是ADI公司的系統應用工程師，負責ADI學術課程，以及來自Lab?和QA過程管理的Circuits的嵌入式軟件。他于2017年2月在羅馬尼亞的Cluj-Napoca開始在ADI公司工作。

他目前是理學碩士。他是Babes-Bolyai大學軟件工程碩士課程的學生，他有一個B.Eng。在克盧日納波卡技術大學的電子和電信領域。