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1、实验五电路暂态过程的实验研究一、实验目的1.测定RC—阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。2.学习电路吋间常数的测定方法。3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。4.学习使用multisim软件进行电路仿真。二、原理说明1.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其变化的快慢决定于电路的时间常数t。2.时间常数t的测定方法图5_1(a)所示电路用示波器测得零输入响应的波形如图5-1(b)所示。根据一阶微分方程的求解得知uc=Ee_7RC=Ee"T当1=t时,Uc(t)=0.368E,此时所对应的时间就等于t亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得，如阁5-1
2、(c)所示。(b)零输入响应(a)RC—阶电路(c)零状态响应图5-13.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T重复激励下，当满足1=冗《-时(T为方波脉冲的重复周期)，且由R端作为响2应输!li,如图5-2(a)所示。这就构成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成jlE比。(a)微分电路V4會t.(b)积分电路图5-2若将图5-2(a)中的1?与(：位置调换一下，即由C端作为响应输出，且当电路T参数的选择满足1=队》-条件时，如图5-2(b)所示即构成积分电路，因为此
3、时2电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成.1卜:比。一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激磁下，可获得零状态与零输入响皮，其响应的变化轨迹决定于电路的固宥频率，当调节电路的元件参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中吋获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。过阻尼、临界阻尼uc欠阻尼三、实验设备序号名利、’型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪示波器1四、实验内容实验线路板的结构如图5-3所示，认清R、C元件的布局及其标称值，各幵关的通断位置等等。1.RC—阶电路的测试，选择动态线路板上R、C元件，令(1)R=10K
4、Q,C=1000PF由图5-3组成如图5-1(a)所示的RC充放电电路，E为函数信号发生器输出，取Uk=3V,f=lKHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源Ui和响应Uo的信号分别连至示波器的两个输入UYjnYB,这吋可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，求测吋间常数T,并描绘U,及II。波形。(2)令R=10KQ,C=3300PF,观察并描绘响应波形；继续增大C之值(C=0.33uF),定性观察对响应的影响。1.由图5-3组成如图5-2(a)所示微分电路，令C=0.luF,R=100Q。在同样的方波激励信号(U，=3V,f=lKHz)作用下，观测并描绘激励与响应的波形。增
5、减R之值，定性观察对响应的影响，并作记录。当R增至…吋，输入输岀波形有何木质上的区别？2.RLC二阶电路的测试。动态电路实验板如图5-3所示，组成如图5-4所示的GCL并联电路。令K=10KQ，L=10mH,C=1000PF,R2为10KQ可调电阻器，令函数信号发生器的输出为Um=3V,f=lKHz的方波脉冲信号，通过同轴电缆线接至上图的激励端，同吋用同轴电缆线将激励端和响应输出端接至双踪示波器的unvw个输入口。R,——*励ljcd：r2
6、K触图5-4（1）调节可变电阻器r2之值，观察二阶电路的零输入响应和零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定性地描绘、记录
7、响应的典型变化波形。（2）调节RJ吏示波器荧光屝上呈现稳定的欠阻尼响应波形，定量测定此时电路的衰减常数a和振荡频率W屮衰减常数可从相邻峰值电压比值及对应的吋问差等参数求出：a=-^，振荡频率6可从波形图上求出，2对，。Z2_fl3.改变一组电路参数，如增、减L或C之值，重复步骤2的测量，并作记录,描绘二阶电路过阻尼、临界阻尼和欠尼的响应波形。随后仔细观察，改变电路参数吋，与u的变化趋势，并作记录。电路参数元件参数测量值实验次数RiR-2LCa110KQ调至某一lOinH1OOOPF210KQ10mH3300PF310KQ欠阻尼态10mH0.33uf430KQlOniH3300PF五、实验步骤1
8、、使用multisim软件进行电路仿真，完成以上实验内容，记录仿真结果；2、使用电路原理实验箱完成以上实验内容。六、实验注意事项1.示波器的辉度不要过亮；2.调节仪器旋钮时，动作不要过猛；3.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；4.作定量测定时，“t/div”和“v/div”的微调旋钮应旋至“校准”位置;5.为防止外界干扰，函数信号发生器的接地端与示波器的接地
