实验报告RC一阶电路的响应测试

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1、实验报告祝金华 PB15050984实验题目：RC 一阶电路的响应测试实验目的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。实验原理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T,那么电

2、路在这样的方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T。3. 时间常数T的测定方法：用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知u =U e-t/Rc=U e-t/T。当t=T时，Uc(t) =0.368U。此 时所对应的时间就等于t。亦可用零状态响应波形增加到0.632 Um所对应的时间测得，如图1(c)所示(a) 零输入响应(b) RC 一阶电路(c) 零状态响应图14. 微分电路和积分电路是RC 一阶电路

3、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，, 一T .当满足t=RC-条件时，即称为积分电路。因为此时电路的输出信号电2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。实验设备脉冲信号发生器，双踪示波器，动态电路实验板预习思考题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信 号？方波输出的上升沿可以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；正弦信号可以作为完全响应的激励信号。2. 已知RC 一阶电路R=10KQ，C = 0.1uF，

4、试计算时间常数t，并根据t值的物理 意义，拟定测量T的方案。t =RC=10 X103X01X 10-6=10-3s3. 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？这两种电路有何作用？实验内 容实 验线路 板采用 HE-14 实验挂 箱的“ 一阶、二 阶动态 电路”， 如图3 所示， 请认清 R、C元 件的布微分电路积分电路性质输出信号与输入信号的微分成 正比的电路输出信号与输入信号的积分成正比的电路条件一个简单的RC串联电路，在方 波序列脉冲的重复激励下，当电 路的参数t=RCT/2，取C两端电压作为 响应输出，即为积分电路变化

5、规律将方波变成尖脉冲将方波转成三角波功用波形变换、放大电路失调电压的 消除、反馈控制中得积分补偿等主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中局及其标称值，各开关的通断位置等等。1. 从电路板上选R=10kQ, C=0.1uF组成如 图2(b)所示的RC充放电电路。u为信号发生器输出 的Up-p=3V、f=1KHz的方波电压信号，并通过两根 同轴电缆线，将激励源u和响应七的信号分别连至 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。改变电容值为1000pF、6800pF、0.01UF，定性地观察对响应的影响，记录观察到的 现象。2. 令R=100Q, C = 0

6、.01uF组成如图2(a)所示的微分电路。在同样的方波激励信号 (Up_=3V, f=1KHz)作用下，观测并描绘激励与响应的波形。继续改变R值为1kQ,10k Q,1MQ，定性地观察对响应的影响。图3实验结果此图为输出电压微分电路：R=100QC = 0.01UF积分电路C = 0.1uF此图为输入电压:R=1kQC = 0.01uFR=10kQC = 0.01uFR= 1MQC = 0.01uFR= 10k QC=6800pFR=10kQC=0.01uFR=10kQC=1000pF、R=10kQ结果分析根据实验观测结果，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。微分电路形

7、成条件：一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当电路的参 数t=RCT/2，取C两端电压作为响应输出，即为积分电路 通过实验可知，RC电路中，当具备一定的条件时，可以改变电路中的输入波形。并且，在 输入波形频率不变的前提下，R值或C值越小，输出波形（三角波、脉冲）越尖锐。相反 的，R值或C值越大，输出波形（三角波、脉冲）越平坦 心得体会及其它。1. 双波示波器的使用，在一个波形非常尖锐的情况下，可以在一个波形下单独观察。2. 当双波的原点不在同一水平线上，可以调节在同一水平线上，便于观察。需要3. 需要注意接地端对实验电路的影响。4. 实验结果与预测相反，通过实验结果的错误，分析导致错误的原因，进而解决问题。