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1、实验十 一阶动态电路暂态过程的研究一、实验目的1研究一阶电路方波响应的变化规律和特点。2学习用示波器测定电路时间常数的方法。3掌握微分电路与积分电路的测试方法。 二、必备知识1电路换路后无外加独立电源，仅由电路中动态元件初始储能而产生的响应称为零输入响应。 若电路的初始储能为零，仅由外加独立电源作用所产生的响应称为零状态响应。2动态电路的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，用一般的双踪示波器观察电路的过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号源输出的方波来模拟阶跃激励信号，即方波的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号，方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号
2、。只要选择方波的半个周期大于被测电路时间常数的35倍，电路在这样方波序列信号的作用下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是相同的。3. 时间常数的测定方法一阶电路的时间常数是一非常重要的物理量，它决定零输入响应和零状态响应按指数规律变化的快慢。RC电路的时间常数可从示波器观察的响应曲线中测量出来。图10.1所示电路，对于零输入响应：图10.1 RC电路当时，此时所对应的时间就等于，如图10.2。对于零状态响应，可用其响应波形增长倒0.632US所对应的时间测得，如图10.2。 图10.2 时间常数的测量4微分电路和积分电路是一阶电路较典型的电路。在方波激励下，当电路元件参数和输入信号的周期
3、满足一定的要求时，构成输出电压波形和输入电压波形之间的特定（微分或积分）关系。图10.3 微分电路如图10.3所示 RC电路，由R端作为响应输出，输入信号uS（t）如图10.4所示，方波重复周期为T ，若满足时，此时电路的输出电压与输入信号近似成微分关系，即此电路称为微分电路，其响应波形为正负尖脉冲如图10.5 。 图10.4 微分电路输入波形 图10.5 微分电路输入波形图10.6 积分电路 图10.7 积分电路输出波形若将图10.3 中的R与C位置调换，由C端作为响应输出，且满足时，即构成积分电路，如图10.6，此时电路的输出电压与输入信号近似成积分关系，即输出端得到近似三角波的电压，如图
4、10.7所示。三、预习要求1预习教材中有关RC一阶电路响应的内容。2预习本实验指导1.5、1.6中功率函数信号发生器和示波器的使用方法。四、实验仪器 1SS-7802A型双踪示波器2SG1645型功率函数信号发生器3十进制电容箱（RX7-O 01.111F） 4. 旋转式电阻箱（ZX21 099999.9） 5. 电感箱GX3/4 (010)100mH五、实验任务 1示波器测试RC电路的时间常数图10.8是一RC串联电路，输入方波电压峰-峰值为4V，周期2mS（用示波器测量）。改变R或C，观察对输出电压uC的影响，用文字叙述观察结果。当电路的时间常数=0.2mS时，记录对应的R、C值，并定量描
5、绘出输出波形。图10.8 RC一阶电路2给定方波作为输入信号，其参数为：峰-峰值4V，周期2mS，设计一微分电路，使其输出为尖脉冲波形。画出电路图，由R、C参数值计算时间常数，描绘uS、uR的波形图。3输入信号与任务2相同，设计一积分电路，记录各参数及uS、uc的波形图。观察不同R、C参数的积分效果，并分析如何提高输出电压的幅值。4将图10.8的电容箱换接为电感箱，调节R或L的值，观察uL波形。选定一组参数，画出uL的波形。六、实验报告要求1按照实验任务的要求，用坐标纸画出所观察的波形，并标明电路参数和时间常数。2总结示波器测定时间常数的方法。3根据实验观察结果，归纳、总结微分电路和积分电路的特点。37
