实验2 一阶电路暂态过程的研究

《实验2 一阶电路暂态过程的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验二一阶电路暂态过程的研究一．实验目的1．研究RC一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的规律和特点；2．学习一阶电路时间常数的测量方法，了解电路参数对时间常数的影响；3．掌握微分电路和积分电路的基本概念。二．原理说明1．RC一阶电路的零状态响应RC一阶电路如图2-1所示，开关S在‘1’的位置，ｕC＝0，处于零状态，当开关S合向‘2’的位置时，电源通过R向电容C充电，ｕC(t)称为零状态响应图2-1变化曲线如图2-2所示，当ｕC上升到所需要的时间称为时间常数，。2．RC一阶电路的零输入响应图

2、2-2在图2-1中，开关S在‘2’的位置电路稳定后，再合向‘1’的位置时，电容C通过R放电，ｕC(t)称为零输入响应，变化曲线如图2-3所示，当uC下降到所需要的时间称为时间常数，。3．测量RC一阶电路时间常数图2-3图2-1电路的上述暂态过程很难观察，为了用普通示波器观察电路的暂态过程，需采用图2-4所示的周期性方波ｕS作为电路的激励信号，方波信号的周期为T，只要满足，便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。电阻R、电容C串联与方波发生器的输出端连接，用双踪示波器观察电容电压uC，便可观察到稳定

3、的指数曲线，如图2-5所示，在荧光屏上测得电容电压最大值取，与指数曲线交点对应时间t轴的x点，则根据时间t轴比例尺（扫描时间），该电路的时间常数。3图2-5图2-44．微分电路和积分电路在方波信号uＳ作用在电阻R、电容C串联电路中，当满足电路时间常数远远小于方波周期T的条件时，电阻两端（输出）的电压uR与方波输入信号us呈微分关系，，该电路称为微分电路。当满足电路时间常数远远大于方波周期T的条件时，电容C两端（输出）的电压uC与方波输入信号uＳ呈积分关系，，该电路称为积分电路。微分电路和积分电路的输

4、出、输入关系如图2-6(a)、(b)所示。三．实验设备1．双踪示波器2．信号源（方波输出）3．NEEL—23或EEL—52或MEEL—03图2-6四．实验内容实验电路如图2-7所示，（请看懂线路板的走线，认清激励与响应端口所在的位置；认清R、C元件的布局及其标称值；各开关的通断位置等，）用双踪示波器观察电路激励（方波）信号和响应信号。ｕS为方波输出信号，将信号源的“波形选择”开关置方波信号位置上，将信号源的信号输出端与示波器探头连接，接通信号源电源，调节信号源的频率旋钮（包括‘频段选择’开关、频率

5、粗调和频率细调旋钮），使输出信号的频率为1kHz（由频率计读出），调节输出信号的“幅值调节”旋钮，使方波的峰－峰值Vp-p＝2V，固定信号源的频率和幅值不变。1．RC一阶电路的充、放电过程图2-7（1）测量时间常数τ：令R=10kΩ，C＝0.01μF，用示波器观察激励uS与响应uC的变化规律，测量并记录时间常数τ。3（2）观察时间常数τ(即电路参数R、C)对暂态过程的影响：令R＝10kΩ，C=0.01μF，观察并描绘响应的波形，继续增大C(取0.01μF～0.1μF)或增大R(取10kΩ、30kΩ

6、)，定性地观察对响应的影响。2．微分电路和积分电路（1）积分电路：令R=100kΩ，C＝0.01μF，用示波器观察激励uS与响应uC的变化规律。（2）微分电路：将实验电路中的R、C元件位置互换，令R=100Ω，C＝0.01μF，用示波器观察激励uS与响应uR的变化规律。五．实验注意事项1、调节电子仪器各旋钮时，动作不要过猛。实验前，尚需熟读双踪示波器的使用说明，特别是观察双踪时，要特别注意开关，旋钮的操作与调节以及示波器探头的地线不允许同时接不同电势。2、信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称

7、共地），以防外界干扰而影响测量的准确性。3、示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。六．预习与思考题1．用示波器观察RC一阶电路零输入响应和零状态响应时，为什么激励必须是方波信号？2．已知RC一阶电路的R=10kΩ，C＝0.01μF，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ的方案。3．在RC一阶电路中，当R、C的大小变化时，对电路的响应有何影响？4．何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？它们在方波激励下，其输出信号波形的变

8、化规律如何？这两种电路有何功能？七．实验报告要求1．根据实验1(1)观测结果，绘出RC一阶电路充、放电时ＵC与激励信号对应的变化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的理论计算结果作比较，分析误差原因。2．根据实验2观测结果，绘出积分电路、微分电路输出信号与输入信号对应的波形。3．回答思考题3、4。3