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1、长江大学 龙从玉1四四四四、一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路的的的的响应响应响应响应仿真仿真仿真仿真1 1、实验目的实验目的实验目的实验目的2 2、电路原理电路原理电路原理电路原理与与与与测量方法测量方法测量方法测量方法一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路：仅含：仅含：仅含：仅含一个储能元件一个储能元件一个储能元件一个储能元件，且由且由且由且由一阶微分方程一阶微分方程一阶微分方程一阶微分方程描述的描述的描述的描述的线性电路线性电路线性电路线性电路，称为，称为，称为，称为线性一阶电路线性一阶电路线性一阶电路线性一阶电路。求解求解求解求解一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路的的的的三要素：三要素：三要素：
2、三要素： 1 1）初始值初始值初始值初始值；2 2）稳态值稳态值稳态值稳态值 ；3 3）时间常数时间常数时间常数时间常数 。1.11.1、测定、测定、测定、测定RCRC一阶电路的一阶电路的一阶电路的一阶电路的零输入响应零输入响应零输入响应零输入响应、零状态响应零状态响应零状态响应零状态响应及及及及全响应全响应全响应全响应; ;1.21.2、学习建立、学习建立、学习建立、学习建立EWBEWB（或（或（或（或ProteusProteus）的仿真测试的仿真测试的仿真测试的仿真测试电路电路电路电路，学习，学习，学习，学习虚拟虚拟虚拟虚拟仪器仪器仪器仪器的的的的使用使用使用使用，了解了解了解了解动态动态
3、动态动态图表分析图表分析图表分析图表分析方法；方法；方法；方法；1.31.3、学习测量、学习测量、学习测量、学习测量一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路时间常数时间常数时间常数时间常数与与与与全响应电压全响应电压全响应电压全响应电压的方法，掌握典的方法，掌握典的方法，掌握典的方法，掌握典型型型型微分电路微分电路微分电路微分电路和和和和积分电路积分电路积分电路积分电路；* *1.41.4、熟悉、熟悉、熟悉、熟悉信号发生器信号发生器信号发生器信号发生器调整调整调整调整与与与与数字示波器数字示波器数字示波器数字示波器常用常用常用常用测量法测量法测量法测量法的使用。的使用。的使用。的使用。长江大学 龙从玉
4、2ucuc= =0.0.632632usus确定确定确定确定 的的的的交点交点交点交点。ucuc= =0.0.368368ususuc设设设设激励电压激励电压激励电压激励电压us us = = u u 则电容上的则电容上的则电容上的则电容上的响应电压响应电压响应电压响应电压: :2.22.2、一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路的的的的零输入零输入零输入零输入、零状态响应零状态响应零状态响应零状态响应及及及及时间常数时间常数时间常数时间常数的的的的测量测量测量测量 方波方波方波方波激励的激励的激励的激励的RCRC一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路（如图（如图（如图（如图-1a-1a）的的的的零输入零
5、输入零输入零输入响应、响应、响应、响应、零零零零状态状态状态状态响应。分别按指数规律响应。分别按指数规律响应。分别按指数规律响应。分别按指数规律衰减衰减衰减衰减（增长）（增长）（增长）（增长）， 其变化的快慢其变化的快慢其变化的快慢其变化的快慢决于电路的决于电路的决于电路的决于电路的时间常数时间常数时间常数时间常数。在（。在（。在（。在（ T/2T/2， ucuc响应响应响应响应输出输出输出输出为为为为 全响应，全响应，全响应，全响应，初始电压初始电压初始电压初始电压u ucoco 。 测量测量测量测量响应响应响应响应初始电压初始电压初始电压初始电压uocuoc与与与与三角波电压三角波电压三角
6、波电压三角波电压u ucppcpp 。2.42.4、微分电路微分电路微分电路微分电路2.32.3、积分积分积分积分电路电路电路电路uc(当当当当 T/2T/2，且且且且u uR R作为响应作为响应作为响应作为响应输出输出输出输出)ucoucppuS图图图图-2 -2 积分电路图积分电路图积分电路图积分电路图CRt u0 0uCuS方波方波Us:4V1khztuuS0 0CR图图图图- 3 - 3 微分电路微分电路微分电路微分电路图图uS方波方波Us:4V1khzuRu uR R (i)(i) 因因因因U URR与与与与uiui同相同相同相同相位位位位，所以，所以，所以，所以用取样用取样用取样用
7、取样电阻电阻电阻电阻的的的的电压电压电压电压代表代表代表代表电流电流电流电流波形波形波形波形相位相位相位相位。长江大学 龙从玉43 3、一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路的的的的响应响应响应响应仿真仿真仿真仿真电路仿真软件版本：电路仿真软件版本：电路仿真软件版本：电路仿真软件版本：EWB5.12.EWB5.12.3.13.1、创建创建创建创建一阶电路响应一阶电路响应一阶电路响应一阶电路响应的的的的EWBEWB仿真仿真仿真仿真电路步骤电路步骤电路步骤电路步骤1 1）根据要求）根据要求）根据要求）根据要求建立建立建立建立RCRC一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路响应响应响应响应的的的的EWBEWB测试
8、电路测试电路测试电路测试电路，调用调用调用调用相应相应相应相应虚拟信号源虚拟信号源虚拟信号源虚拟信号源与与与与示波器示波器示波器示波器，接入接入接入接入测试电路测试电路测试电路测试电路。2 2）在）在）在）在EWBEWB中中中中调整调整调整调整虚拟信号源虚拟信号源虚拟信号源虚拟信号源输出输出输出输出方波信号方波信号方波信号方波信号；用用用用虚拟示波器虚拟示波器虚拟示波器虚拟示波器光光光光标标标标法法法法测量测量测量测量一阶电路的一阶电路的一阶电路的一阶电路的输入输入输入输入与与与与输出输出输出输出信号信号信号信号电压电压电压电压。测量测量测量测量零输入与零状零输入与零状零输入与零状零输入与零状
9、态响应的态响应的态响应的态响应的时间常数时间常数时间常数时间常数 。3 3）用）用）用）用EWBEWB的的的的图表分析法图表分析法图表分析法图表分析法测量一阶电路响应测量一阶电路响应测量一阶电路响应测量一阶电路响应的的的的上述上述上述上述各各各各参数参数参数参数：打开打开打开打开EWBEWB的的的的分析菜单：分析菜单：分析菜单：分析菜单：调用电路调用电路调用电路调用电路TransientTransient动态分析动态分析动态分析动态分析可直接可直接可直接可直接测量测量测量测量计算计算计算计算一阶电路的一阶电路的一阶电路的一阶电路的时间常数时间常数时间常数时间常数与与与与输出电压值输出电压值输出
10、电压值输出电压值。使用使用使用使用ProteusProteus的图表分析的图表分析的图表分析的图表分析菜单：菜单：菜单：菜单：建立电路建立电路建立电路建立电路模拟分析模拟分析模拟分析模拟分析图表，同图表，同图表，同图表，同样可样可样可样可计算计算计算计算一阶电路的一阶电路的一阶电路的一阶电路的时间常数时间常数时间常数时间常数 与与与与输出电压值输出电压值输出电压值输出电压值。2024/8/17长江大学 龙从玉5EWBEWB主菜单主菜单主菜单主菜单工具菜单工具菜单工具菜单工具菜单元件与仪器菜单元件与仪器菜单元件与仪器菜单元件与仪器菜单电电电电源源源源基基基基本本本本指指示示仪仪仪仪器器器器启动启
11、动启动启动停止停止停止停止开关开关开关开关暂停暂停暂停暂停恢复恢复恢复恢复按键按键按键按键 EWB EWB使用使用使用使用简介简介简介简介长江大学 龙从玉63.23.2、创创创创建建建建一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路EWBEWB电路示范电路示范电路示范电路示范（观察响应波形，观察响应波形，观察响应波形，观察响应波形，测量时间常数）测量时间常数）测量时间常数）测量时间常数）1 1）从从从从基本元件库基本元件库基本元件库基本元件库取电容与电阻取电容与电阻取电容与电阻取电容与电阻，再分别再分别再分别再分别( (对元件对元件对元件对元件双击左键双击左键双击左键双击左键) )在在在在对话框对话框对话框
12、对话框中修改中修改中修改中修改元件参数为：元件参数为：元件参数为：元件参数为：C C= =0.1uf0.1uf，电阻，电阻，电阻，电阻R R= =1K1K；2 2 ）从从从从仪器库仪器库仪器库仪器库调调调调用信号发生器，使输出用信号发生器，使输出用信号发生器，使输出用信号发生器，使输出f f= =0.5KHz.0.5KHz.usus = =10V10V激励激励激励激励方波信号：方波信号：方波信号：方波信号：3 3 ）从从从从仪器库仪器库仪器库仪器库调调调调用示波器，对示波器用示波器，对示波器用示波器，对示波器用示波器，对示波器双击左键，双击左键，双击左键，双击左键，用用用用YAYA测量测量测量
13、测量usus；用用用用YBYB测量测量测量测量ucuc，用用用用DCDC耦合耦合耦合耦合输入。设输入。设输入。设输入。设Y Y轴基准轴基准轴基准轴基准2V/2V/格格格格、X X轴基准轴基准轴基准轴基准0.2mS/0.2mS/格格格格。YAYA电压电压电压电压基准基准基准基准垂直调节垂直调节垂直调节垂直调节YBYBX X轴轴轴轴时间基准时间基准时间基准时间基准水平调节水平调节水平调节水平调节示波器示波器示波器示波器信号源信号源信号源信号源波形波形波形波形选择选择选择选择频率频率频率频率电压电压电压电压游标游标游标游标1 1游标游标游标游标1 1测测测测量值量值量值量值游标游标游标游标2 2游标
14、游标游标游标2-12-1时间增量时间增量时间增量时间增量电压增量电压增量电压增量电压增量长江大学 龙从玉73.33.3、一阶电路响应一阶电路响应一阶电路响应一阶电路响应的的的的EWBEWB时域分析时域分析时域分析时域分析例题例题例题例题：时域分析对话框时域分析对话框时域分析对话框时域分析对话框长江大学 龙从玉8例例例例1 1. .一阶电路响应一阶电路响应一阶电路响应一阶电路响应的的的的实时仿真实时仿真实时仿真实时仿真电容电容电容电容C C0.1u0.1uABCD虚拟虚拟虚拟虚拟示波器示波器图图图图-5 -5 一阶电路响应测试一阶电路响应测试一阶电路响应测试一阶电路响应测试电路电路电路电路8%可
15、调电阻可调电阻可调电阻可调电阻R R10k10kAMFM+-虚拟虚拟虚拟虚拟函数信号源函数信号源函数信号源函数信号源交互式仿真实验步骤交互式仿真实验步骤交互式仿真实验步骤交互式仿真实验步骤：1 1）创建创建创建创建在在在在Proteus Proteus ISISISIS仿真电路；仿真电路；仿真电路；仿真电路；从元件库调用电路元件；从元件库调用电路元件；从元件库调用电路元件；从元件库调用电路元件；（基本元件参数可以修改）（基本元件参数可以修改）（基本元件参数可以修改）（基本元件参数可以修改）将元件将元件将元件将元件联接联接联接联接组成组成组成组成待测电路待测电路待测电路待测电路。2 2）从）从）
16、从）从调试工具库调试工具库调试工具库调试工具库中调用中调用中调用中调用仪器（仪器（仪器（仪器（信号源信号源信号源信号源、示波器示波器示波器示波器）组成实时仿真测量电路。组成实时仿真测量电路。组成实时仿真测量电路。组成实时仿真测量电路。3 3）根据实验要求在）根据实验要求在）根据实验要求在）根据实验要求在主窗口主窗口主窗口主窗口按下按下按下按下实时实时实时实时仿真仿真仿真仿真键键键键，进行实时仿真。，进行实时仿真。，进行实时仿真。，进行实时仿真。*4*4）有些电路参数也可从从）有些电路参数也可从从）有些电路参数也可从从）有些电路参数也可从从调试工具库调试工具库调试工具库调试工具库中中中中调用测试
17、探针调用测试探针调用测试探针调用测试探针直接测试。直接测试。直接测试。直接测试。3.43.4、一阶、一阶、一阶、一阶电路响应电路响应电路响应电路响应的的的的ProteusProteus仿真仿真仿真仿真示范示范示范示范长江大学 龙从玉9C10.1u脉冲信号源uiTD=0TR=1uTF=1uPW=50%FREQ=1000V1=0V2=10uiuocR5.190%R110k零输入零状态时间常数零输入零状态时间常数零输入零状态时间常数零输入零状态时间常数f=1K,VL=0,VH=5VR=1K,C=0.1uF积分电路分析积分电路分析积分电路分析积分电路分析f=1K,VL=0,VH=5VR=5.1K,C=
18、0.1uF3.53.5、一阶电路响应图表分析一阶电路响应图表分析一阶电路响应图表分析一阶电路响应图表分析图表分析步骤：图表分析步骤：图表分析步骤：图表分析步骤：1 1）点击）点击）点击）点击绘图绘图绘图绘图主菜单（或图表主菜单（或图表主菜单（或图表主菜单（或图表工具工具工具工具图标图标图标图标）2 2）点击）点击）点击）点击列表窗口列表窗口列表窗口列表窗口的的的的模拟图表分析模拟图表分析模拟图表分析模拟图表分析选项选项选项选项3 3）在）在）在）在原理图窗口原理图窗口原理图窗口原理图窗口拉出拉出拉出拉出模拟图表分模拟图表分模拟图表分模拟图表分析框析框析框析框。4 4）先在电路图中的）先在电路图
19、中的）先在电路图中的）先在电路图中的测量点测量点测量点测量点添加添加添加添加测量测量测量测量探针探针探针探针；5 5）再将该）再将该）再将该）再将该测量探针测量探针测量探针测量探针添加添加添加添加到到到到模拟图表模拟图表模拟图表模拟图表分析框分析框分析框分析框；6 6）点击点击点击点击图表中的图表中的图表中的图表中的编辑对话窗口编辑对话窗口编辑对话窗口编辑对话窗口，设设设设定定定定分析分析分析分析开始时间开始时间开始时间开始时间与与与与结束时间结束时间结束时间结束时间。7 7）点击点击点击点击图表仿真图表仿真图表仿真图表仿真运行图标运行图标运行图标运行图标。得到分。得到分。得到分。得到分析图表
20、。析图表。析图表。析图表。8 8）运用图表中的）运用图表中的）运用图表中的）运用图表中的光标测量光标测量光标测量光标测量相应的相应的相应的相应的电电电电压压压压与与与与时间时间时间时间。长江大学 龙从玉104 4、实验内容实验内容实验内容实验内容与与与与实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤4.14.1、RCRC一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路的的的的响应响应响应响应的的的的观测观测观测观测 激励方波信号激励方波信号激励方波信号激励方波信号usus= =10v10v ( (UmUm= =5V5V) )、f f= =0.5khz0.5khz 使用器件使用器件使用器件使用器件: :：C C= =0.10
21、.1ufuf, , 调节电阻调节电阻调节电阻调节电阻R R分别为分别为分别为分别为1K1K、5K5K、10K10K。观察观察观察观察电路电路电路电路的的的的输入输出输入输出输入输出输入输出信号波形信号波形信号波形信号波形usus和和和和ucuc ，将实验中，将实验中，将实验中，将实验中测量测量测量测量的的的的一阶一阶一阶一阶电路电路电路电路的的的的数据数据数据数据与与与与观察观察观察观察到相应的到相应的到相应的到相应的波形波形波形波形记录在表记录在表记录在表记录在表-1-1中中中中。 表表表表-1 -1 观测观测观测观测一阶电路一阶电路一阶电路一阶电路的的的的响应波形记录表响应波形记录表响应波
22、形记录表响应波形记录表电路参数电路参数电路参数电路参数激励信号激励信号激励信号激励信号/ /方波方波方波方波响应响应响应响应电压电压电压电压响应响应响应响应波形波形波形波形说明说明说明说明C/ufC/ufR/kR/k电压电压电压电压/V/V频率频率频率频率/k/k0.10.11.1.10100.50.5ucuc零输入零输入零输入零输入/ /零状态零状态零状态零状态0.10.15.5.10100.50.5ucuc积分电路积分电路积分电路积分电路0.10.11.1.10100.50.5u uRR微分电路微分电路微分电路微分电路长江大学 龙从玉114.24.2、测量测量测量测量RCRC一阶电路的时间
23、常数一阶电路的时间常数一阶电路的时间常数一阶电路的时间常数 在在在在RCRC电路电路电路电路中取中取中取中取R R= =1K1K，C C= =0.1uf0.1uf；信号源输出；信号源输出；信号源输出；信号源输出f f= =0.5KHz0.5KHz、电压幅度电压幅度电压幅度电压幅度UmUm= =5V5V( (uppupp= =10V10V) )的方波激励，测量此的方波激励，测量此的方波激励，测量此的方波激励，测量此RCRC电路的电路的电路的电路的时间常数时间常数时间常数时间常数 。( (如图如图如图如图5-135-13、5-145-14、5-155-15、5-16)5-16)。4.34.3、观测
24、积分观测积分观测积分观测积分电路电路电路电路波形波形波形波形 将将将将RCRC电路的电路的电路的电路的参数改参数改参数改参数改为：为：为：为：R R= =0.51K0.51K、C C= =1uf1uf，观测相应的，观测相应的，观测相应的，观测相应的电电电电压波形压波形压波形压波形ucuc。 ( (如图如图如图如图5-175-17其中其中其中其中0.510.51电阻应为电阻应为电阻应为电阻应为0.51K0.51K！图！图！图！图5-185-18）。）。）。）。4.44.4、在在在在RCRC电路上串联电路上串联电路上串联电路上串联取样电阻取样电阻取样电阻取样电阻r r= =1010后接地，观测后接
25、地，观测后接地，观测后接地，观测积分电路积分电路积分电路积分电路输出输出输出输出电压波形电压波形电压波形电压波形与与与与电流波形电流波形电流波形电流波形( (如图如图如图如图5-215-21、5-22)5-22)。*4.5*4.5、观测微分观测微分观测微分观测微分电路波形电路波形电路波形电路波形 在在在在RCRC电路电路电路电路中取中取中取中取R R= =0.51K0.51K, ,C C= =0.1uf0.1uf，接成，接成，接成，接成电阻输出电阻输出电阻输出电阻输出形式，测形式，测形式，测形式，测量输出电压量输出电压量输出电压量输出电压u uR R ( (如图如图如图如图5-195-19、5
26、-20)5-20)。长江大学 龙从玉125 5、实验要求实验要求实验要求实验要求与与与与注意事项注意事项注意事项注意事项6 6、实验报告要求实验报告要求实验报告要求实验报告要求6.16.1、根据实验观测结果，在、根据实验观测结果，在、根据实验观测结果，在、根据实验观测结果，在同一坐标平面同一坐标平面同一坐标平面同一坐标平面上绘出实验内容上绘出实验内容上绘出实验内容上绘出实验内容1 1中的中的中的中的ucuc和和和和u ur(i)r(i)的波形，以便比较。的波形，以便比较。的波形，以便比较。的波形，以便比较。6.26.2、 根据实验观测结果，在根据实验观测结果，在根据实验观测结果，在根据实验观测
27、结果，在同一坐标平面同一坐标平面同一坐标平面同一坐标平面上绘出实验内容上绘出实验内容上绘出实验内容上绘出实验内容2 2中中中中ucuc和和和和u ur(i) r(i) 的波形，以便比较。的波形，以便比较。的波形，以便比较。的波形，以便比较。6.36.3、根据实验观测结果，归纳、总结、根据实验观测结果，归纳、总结、根据实验观测结果，归纳、总结、根据实验观测结果，归纳、总结积分电路积分电路积分电路积分电路和和和和微分电微分电微分电微分电路的路的路的路的形成条件，阐明波形变换的特征。形成条件，阐明波形变换的特征。形成条件，阐明波形变换的特征。形成条件，阐明波形变换的特征。5.15.1、信号源的接地端
28、与示波器的接地端要连在一起（称共地）、信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地）、信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地）、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。，以防外界干扰而影响测量的准确性。，以防外界干扰而影响测量的准确性。，以防外界干扰而影响测量的准确性。5.25.2、调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合、调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合、调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合、调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。使用，以使显示的波形稳定。使用，以使显示的波形稳定。使用，以使显示的波形稳定。
