电路实验报告RC一阶电路的暂态响应2017.docx

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1、装订线《电路与模电》实验报告实验题目：RC一阶电路的暂态响应姓名：学号：实验时间：实验地点：指导老师：班级：一、实验目的1.测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应。2.学习时间常数的测量方法。3.掌握有关微分电路、积分电路的概念。4.进一步学会用示波器观测波形。二、实验原理1.动态电路的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数τ较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。如果用一般的双踪示波器观察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，可利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输

2、出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波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τ那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应和直流接通与断开的过渡过程是基本相同的。2.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τ3.时间常数τ的测定方法:用示波器测得零状态响应的波形如图6－1所示。根据一阶微分方程的求解得知当零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间就等于τ。装订线图6－1RC电路的零状态响应亦可用零输入响应波形所对应的时间测得，如右

3、下图所示。图6－2RC电路的零输入响应当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368E，此时所对应的时间就等于τ。1.微分电路和积分电路是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，当满足条件时（T为方波脉冲的重复周期），且由R端作为响应输出（如图6－3所示），则该电路就成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压基本与输入信号电压的微分成正比。利用微分电路可将方波转变成尖脉冲。装订线图6－3RC微分电路若将R与C位置调换一下，即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满

4、足条件时，如图6-4所示即称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压基本与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可将方波转变成三角波。从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，在实验过程须仔细观察与记录。图6－4RC积分电路三、实验内容 实验设备提供的电路结构比较复杂，有很多开关。请仔细看清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等，配置好所需的实验条件。1.积分实验电路1）选择动态电路板上的R、C元件，令R＝10KΩ，C＝0.01μf组成如图6－3所示的RC充放电电路，Ui为脉冲信号发生器输出Um＝4V，f＝1KHz的方波电压

5、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，调节示波器使屏幕上观察到激励与响应的变化规律，测算出时间常数τ，并用方格纸描绘波形。装订线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R＝10KΩ，C＝0.1μf，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。（是否有积分的效果？）3）令R＝10KΩ，C＝6800pf，观察并描绘响应的波形，减小C的值，定性地观察对响应的影响。（是否有积分的效果？）装订线2微分实验电路1）通过开关切换改变电路板上的R、C

6、元件参数，令C＝0.01μf，R＝1KΩ,将激励源Ui和响应UR的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB，即组成如图6－2所示的RC充放电电路。在同样的方波激励信号(Um＝4V，f＝1KHz)作用下，观测并描绘激励与响应的波形。2）保持C不变，令R＝100Ω，使其满足微分电路的时间常数要求，观察并记录相应波形。（是否有微分的效果？）2）加大R之值，定性地观察对响应的影响，并作记录，当R增至1MΩ时，输入输出波形有何本质上的区别？装订线四、实验设备序号名称型号与规格数量备注1数控智能函数信号发生器1实验台自配2双踪示波器GOS-60211另

7、备3动态电路实验板图6－2，6－31DGJ-03五、注意事项1.调节电子仪表各旋钮时，动作不要过猛。实验前，需熟悉双踪示波仪的使用方法，特别是观察双踪时，要特别注意哪些开关、旋钮的操作与调节。2.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。3.双踪示波器的辉度不应过亮，也不应该让光点长期停留在荧光屏上不动，以延长示波器的使用寿命。六、实验结果分析（实验数据是否能验证实验原理）