《实验七RC一阶电路的响应测试》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验七RC一阶电路的响应测试（6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
2、波序列脉冲信号的激励下，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 12-1（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 12-1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知ucUme-t/RCUme-t/。当 t 时，Uc()0.368Um。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 12-1(c)所示。(a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应 图 12-1 4. 微分电路和积分电路是
3、 RC 一阶电路中较典型的电路， 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12双踪示波器1自备3动态电路实验板1DGJ-03四、实验内容四、实验内容实验线路板的器件组件，如图 12-3 所示，请认清 R、C 元件的布局及其标称值，各开关的通断位
4、置等。1. 从电路板上选 R10K，C6800pF 组成如图 12-1(b)所示的 RC 充放电电路。ui为脉冲信号发生器输出的 Um3V、f1KHz 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。2. 令 R10K，C0.1F，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。3. 令 C0.01F，R100，组成如图 12-2(a)所示的微
5、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。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？五、实验注意事项五、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 TRCR T/2 ic Rccuuuiu1001K10K1M1000p6800p0.01u0.1u10K10mH4.7mH0.1u0.01u1000p30K10K书。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮 图 12-3 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
6、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，以延长示波管的使用寿命。六、预习思考题六、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、实验报告七、实验报告
7、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。实验八 RC 选频网络特性测试一、实验目的一、实验目的1. 熟悉文氏电桥电路的结构特点及其应用。2. 学会用交流毫伏表和示波器测定文氏桥电路的幅频特性和相频特性。二、原理说明二、原理说明文氏电桥电路是一个 RC 的串、并联电路，如图 17-1 所示。该电路结构简单，被广泛地用于低频振荡电路中作为选频环节，可以获得很高纯度的正弦波电压。 1. 用函数信号发
8、生器的正弦输出信号作为图 17-1 的激励信号ui，并保持 图 17-1Ui值不变的情况下，改变输入信号的频率 f， 用交流毫伏表或示波器测出输出端相应于各个频率点下的输出电压 Uo值，将这些数据画在以频率 f 为横轴，Uo为纵轴的坐标纸上，用一条光滑的曲线连接这些点，该曲线就是上述电路的幅频特性曲线。文氏桥路的一个特点是其输出电压幅度不仅会随输入信号的频率而变，而且还会出现一个与输入电压同相位的最大值，如图 17-2 所示。 由电路分析得知，该网络的传递函数为)/1(31 RCRCj当角频率时，RC10，此时uo与ui 31io UU同相。由图 17-2 可见 RC 串并联电 90路具有带通
9、特性。 2. 将上述电路的输入和输出分别接到 双踪示波器的 YA和 Y B两个输入端，改变输入正弦信号的频率，观测相应的输入和输 90出波形间的时延 及信号的周期 T，则两波形 间的相位差为360oi（输出相位与输入相位之差） 。T将各个不同频率下的相位差画在以 f 为横轴，为纵轴的坐标纸上，用光滑的曲线将这些点连接起来， 即是被测电路的相频特性曲线，如图 17-3 所示。由电路分析理论得知，当 0，即 ff0时，0，即uo与uiRC1 RC21同相位。1C1 22RCu2RRZ ZCiiiou图 17-3图 17-2f1/300/fuoui00ff三、实验设备三、实验设备序号名 称型号与规格
10、数量备 注1函数信号发生器及频率计12双踪示波器1自备3交流毫伏表0600V14RC 选频网络实验板1DGJ-03四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤1. 测量 RC 串、并联电路的幅频特性。1）利用 DGJ-03 挂箱上“RC 串、并联选频网络”线路，组成图 17-1 线路。取R=1K，C=0.1 F；2）调节信号源输出电压为 3V 的正弦信号，接入图 17-1 的输入端； 3）改变信号源的频率 f（由频率计读得） ，并保持 Ui=3V 不变，测量输出电压 UO(可先测量 =1/3 时的频率 f0，然后再在 f0左右设置其它频率点测量。)4）取 R=200，C=2.2 F，重复上述测量。f（
11、HZ）R=1K，C=0.1FU0（V）f（HZ）R=200,C=2.2FU0（V）2. 测量 RC 串、并联电路的相频特性 将图 17-1 的输入 Ui和输出 U0分别接至双踪示波器的 YA和 YB两个输入端，改变输入 正弦信号的频率，观测不同频率点时，相应的输入与输出波形间的时延 及信号的周期T。两波形间的相位差为：360Tiof (Hz)T (ms) (ms)R=1K，C=0.1Ff (Hz)T (ms) (ms)R=200，C=2.2F五、实验注意事项五、实验注意事项由于信号源内阻的影响，输出幅度会随信号频率变化。因此，在调节输出频率时，应同时调节输出幅度，使实验电路的输入电压保持不变。六、预习思考题六、预习思考题1. 根据电路参数，分别估算文氏桥电路两组参数时的固有频率 f0 。2. 推导 RC 串并联电路的幅频、相频特性的数学表达式。七、实验报告七、实验报告1.根据实验数据，绘制文氏桥电路的幅频特性和相频特性曲线。找出f0 ，并与理论计算值比较，分析误差原因。2. 讨论实验结果。3. 心得体会及其它。
