《RC一阶电路的响应测试实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《RC一阶电路的响应测试实验报告（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验七 RC 一阶电路的响应测试一、实验目的1. 测定 RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。2. 学习电路时间常数的测量方法。3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。4. 进一步学会用示波器观测波形。二、原理说明1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数 ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，
2、它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。2.图 7-1（b）所示的 RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数 。3. 时间常数 的测定方法:用示波器测量零输入响应的波形如图 7-1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知 ucU me-t/RCU me-t/ 。当 t 时，Uc()0.368U m。此时所对应的时间就等于 。亦可用零状态响应波形增加到 0.632Um 所对应的时间测得，如图 13-1(c)所示。a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型
3、的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下，当满足 RC ，则该 RC 电路称为积分电路。因为此时电路2T的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备注1 函数信号发生器 1 DG032 双踪示波器 1 自备3 动态电路实验板 1 DG07四、实验内容实验线路板的器件组件，如图 7-3 所示，请认清 R、C 元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。1. 从电路板
4、上选 R10K ，C 6800pF 组成如图 13-1(b)所示的 RC 充放电电路。u i为脉冲信号发生器输出的 Um3V、f 1KHz 的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源 ui 和响应 uC 的信号分别连至示波器的两个输入口 YA 和 YB。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数 ，并用方格纸按 1:1 的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。 R=10K，C=6800pF 时，激励与响应的变化规律：TRCR T/2i c R c cuu uiu（积分电路）（图 a 变化规律）电容先充电，为零状态响应。后放
5、电，为零输入响应时间常数 =6.8 10-5 s 电阻 R 不变，减少电容 C 至 3000pF,响应的图像变陡，如下图 (b)(图 b) 电阻 R 不变，增大电容 C 至 8000pF,响应的图像变平缓，如下图(c)（图 c） 电容 C 不变，电阻 R 减小至 5K，响应的曲线变陡峭，如下图（d）(图 d) 电容 C 不变，电阻 R 增大至 20K，响应的曲线变平缓，如下图（e）（图 e）2. 令 R10K，C 0.1 F ，观察并描绘响应的波形，继续增大 C 之值，定性地观察对响应的影响。 令 R=10K，C=0.1F, 激励与响应的变化规律： R=10K 不变，C=0.1 F ，继续增大
6、 C 值，响应曲线变平缓，当电容 C 大到一定值时候，响应曲线变成直线（如下图） 。3. 令 C0.01F，R100 ，组成如图 7-2(a)所示的微分电路。在同样的方波激励信号（Um3V，f1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。 令 C=0.01F，R=100，激励与响应的变化规律如下：0.01u1000p 30K 10K100 1K 10K 1M1000p 6800p 0.01u 0.1u 10K10mH 4.7mH 0.1u（微分电路）(激励与响应的变化规律)增减 R 之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。当 R 增至 1M 时，输入输出波形有何本质上的区别？ 当 C=0.01
7、F 不变时，增大 R 值至 200，响应曲线变化不明显，如下图： 当 C=0.01F 不变时，减小 R 值至 20，响应曲线变化不明显。 R 增至 1M 时，激励与响应的变化规律如下图：输入波形为方波信号，输出波形接近方波信号。五、实验注意事项1. 调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。实验前，需熟读双踪示波器的使用说明 书。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮 图 7-3 动态电路、选频电路实验板的操作与调节。2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地） ， 以防外界干扰而影响测量的准确性。3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示
8、波管的使用寿命。六、预习思考题1. 什么样的电信号可作为 RC 一阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励源？2. 已知 RC 一阶电路 R10K，C0.1F，试计算时间常数 ，并根据 值的物理意义，拟定测量 的方案。3. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？4. 预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。七、实验报告1. 根据实验观测结果，在方格纸上绘出 RC 一阶电路充放电时 uC 的变 化曲线，由曲线测得 值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。2. 根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。3. 心得体会及其他。
