电路实验4一阶电路的响应测试

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1、学生实验报告开课学院及实验室：机械与电气工程学院/电子信息楼2022012年11月9日学院机械与电气工程学院年级、专业、班姓名学号实验课程名称电路基础实验指导书成绩实验项目名称一阶电路的响应测试si一、实验目的1.研宄RC—阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应特点;2.掌握一阶电路时间常数的测量方法；3.掌握右关微分电路和积分电路的概念、特点、功能：4.了解电路参数变化对时间常数和电路功能的影响；5.进一步学会用示波器观测波形。二、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，可以利用信号发

2、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4-1(b)所示的RC—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4-1⑻所示。根据一阶微分方程的求解得知ue=ume_t/Re=Ume_t/l。当t=T时，Uc(T)=0.368Umo此时所对应的时间就

3、等于t。亦可用零状态响应波形增加到0.632U,n所对应的时间测得，如图4-l(c)所示。图4-11.微分电路和积分电路是RC—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t=RC«T/2时(T为方波脉冲的重复周期)，且由R两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。因为此时电路的输出信弓•电压与输入信弓•电压的微分成正比。如图4-2⑻所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲，具体内容请参见本书附录。c—f—IIR—1JLILUirUrJU丰ucTI(a)微分电路(b)积分电路图4-2若将图4-2⑻

4、中的R与C位置调换一下，如图4-2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足t=RC〉＞T/2,则该RC电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电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，具体内容请参见本书最后一个实验。微分电路和积分电路从本质来说都是一阶RC电路，微分电路中输出电压取自电阻，其时间常数远小于脉冲宽度。积分电路中输出电压取自电容，其时间常数远大于脉冲宽度。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。三、使用仪器、材料序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪示波器1自备3动态电路实验板1

5、DGJ-03实验步:1.从电路板上选R二10KQ,C=53O()pF组成如图4-l(b)所示的RC充放电电路。叫为脉冲信号发生器输出的1^=3¥、f=lKHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源队和响应UC的信号分别连至示波器的两个输入口CH1和CH2。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数t，并用方格纸按1:1的比例描绘波形。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=10KQ,C=O.1pF，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。3.令C二O.OluF,R=100Q,组成如图4-2(a)所

6、示的微分电路。在同样的方波激励信号(Um-3V,f=lKHz)作用下，观测并描绘激励与响应的波形。增减R之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。当R增至1MQ时，输入输出波形有何本质上的区别？五、实验过程原始记录1.步骤1的波形如下:(数据、i表、计算等)2.步骤2的波形如下:10K卜。■-1000^1一21—T0.01U22丁丁丁TR=100QR=1KQ3、步骤3的波形如下:R=10KQR=1MQ六、实验结果及分析1、测量有误差，原因有很多，可能是仪器精确度，测量误差，读数误差等造成的。2、根据实验观测结果(1)积分电路的形成条件为：T=RC»T/2(T为方波脉冲的重复周期)微分电路的

7、形成条件为：T=RC«T/2(T为方波脉冲的重复周期)(2)波形变换特征：R固定时，当C增大，时间常数也增大，波形也变得陡一点；C固定时，当R增大，时间常数也增大，波形也变得陡一点