浙江大学_一阶RC电路的瞬态响应过程实验研究_RLC谐振

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1、信电学院WZH一、实验目的和任务实验阶RC电路的瞬态响应过程实验研究1.熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应过程。2.研究一阶RC电路在零输入、阶跃激励情况下，响应的基木规律和特点。3.学习用示波器观察分析RC电路的响应。4.从响应曲线中求RC电路的吋间常数。实验二RLC谐振电路实验研究1.掌握谐振电路的频率特性，加深对谐振电路特性的认识。2.掌握谐振电路的选频特性、通频带及其应用。3.常握谐振频率以及品质因数的测虽方法。二、实验原理/设计与仿真实验阶RC电路的瞬态响应过程实验研究1.一阶RC电路的零输入响应(放电过程)引起的响应称为零输入响应，即电路初始状态不为零，输入为零所

2、引起的电路响应。实际上是电容器C的初始电压经电阻R放电过程。电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态。在图9.8.1中，先让开关K合于位置a,使电容C的初始电压值wC(O-)=U0,再将开关K转到位置b。电容器开始放电，放电方程为:如+RC竽=0(t>0)可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律(2RC为时间常数)：2.一阶RC电路的零状态响应(充电过程)所谓零状态响应是指初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。一阶RC电路在阶跃信号激励下的零状态响应实际上就是直流电源经电阻R向C充电的过程。在图9.8.1所示的一阶电路屮，先让开关K合于位置b,当/二()时，将开关K转到位

3、置a。电容器开始充电，充电方程为：初始值：“C(O-)二0,可以得出电压和电流随时间变化的规律：实验二RLC谐振电路实验研究甩C三个电路元件连接有两种基本的形式，一种是串联连接，如图所示，正弦电压与妣C电路串联。电路方程为式中如输出信号从负载电阻R上取，为当则有电流的幅值最大，电阻R上压降VR的模值也最大。定义传递函数（或网络函数）为输出电压少输入电压Z比，即匕与匕Z比则RLC串联电路的幅频和相频特性如图（历和（c）所示。当时，串联电路小流过电流最大。电压少电流同和。偏离谐振频率30,电流的模值减小。电路上电流模最大的现象称为谐振。因为RLC是串联的，所以称为串联谐振。RZT谐振电

4、路的特性，可用三个参数表示：谐振频率，表示在谐振器有最大的电压、电流振荡；品质因数，表示谐振器选择频率的能力；功率损耗特性，由电阻R、或电导G决定。三、主要仪器设备示波器、函数信号发牛器、实验电路板四、实验过程与数据记录及处理实验一一阶RC电路的瞬态响应过程实验研究（1）实验过程1.用示波器观察RC电路的零输入响应、零状态响应，描绘响应曲线，求岀电路的时间常数。2.更换电路中电阻、电容的大小，重新测量电路的各种响应，分别求出每次测量的时间常数。3.理论计算电路的时间常数，并与实验测量值比较（2）实验结果分析零状态结果R（欧姆）C(„p)t（测试值/ms）t（计算值/ms）7501(

5、)0.0960.075750100.1050.075我们多次测量结果都是接近于0.1,不是测量谋差的结果。我们认为是信号发生器内的内阻冇关。零响应曲线零输入结果R（欧姆）C(nF)t（测试值/ms）t（计算值/ms）4.3k2201.040.946750101.080.946冬输入曲线实验二RLC谐振电路实验研究（1）实验过程1、按图组成实验电路L=40mH,C=0.1uF,R=100Q.Hi感分别选用内阻不同的两种，测屋并记录内阻i*；用示波器测屋ui和uo信号源输出ui为正弦波，电压幅度为IV。2、找出电路的谐振频率f0将示波器的一个输入端接在电阻R的两端，使信号源的频率由小逐

6、渐变大，当uo的读数为最大时，读得函数信号发生器上频率值即为电路的谐振频率fo3、验证谐振时的电路特点保持信号发生器输出频率不变，用双踪示波器测量N1和N2点的波形，记录波形并比较它们的相位。4、谐振曲线的测量在谐振点两侧，按频率递增或递减适当量，逐点测出uo的值，记入下表。（2）实验结果分析1、测量电感电阻r内阻r=42.6欧姆2、找出电路的谐振频率fO我们通过光标法标记出曲线最高的位置，然后改变f,若曲线增高则继续改变光标位置使它在曲线最高点。通过这种方法我们测出fO=2.36kHz3、验证谐振时的电路特点示波器测虽图它们的相位一致。4、谐振曲线的测量RLC电路的幅频关系(L=

7、40mH,r=42.6Q,C二O.luF,R=100Q,V=lv)f/kHz1.609981.729961.839971.949972.019952.089962.189972.26996U/V0.3280.40.4640.5440.6240.6960.8320.994f/kHz2.339962.399992.409952.41992.449952.579972.649942.70995U/V1.0241.0641.0721.081.0721.0080.9360.86