一阶动态电路分析

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1、第4章一阶动态电路分析在日常生活中，任何车辆启动时，车速总是从零开始逐渐上升的，经过一段时间后，才能达到一定的运行状态。车辆的静止是一种稳定状态；车辆的匀速运行是另一种稳定状态。以一种均匀速度行驶过渡到另一种均匀速度行驶，就形成不同的稳定状态。车辆启动或停止的过程，或者更广泛地说，车辆加速或减速的过程，则是由一种稳定状态到另一种稳定状态的过渡过程。电路中也存在类似的过渡过程。前面几章我们讨论的都是电路的稳定状态，即电路中的电流和电压在给定的条件下已达到某一稳定值的状态。本章我们将讨论电路由一种稳态转变到另一种稳态的

2、过渡过程。首先通过一个实训项目来定性地认识过渡过程，然后再对过渡过程进行定量分析。实训4简易电子门铃的制作与电路测试1．实训目的（1）熟悉电子电路的连接方法；（2）基本掌握示波器的使用方法；（3）认识RC动态电路的主要特点；（4）了解555集成电路的基本功能。2．实训设备、器件与实训电路（1）实训设备与器件：直流稳压电源一台，双通道示波器一台，万能板一块，8Ω扬声器一个，按键一个，电阻、电容、导线若干。（2）实训电路与说明：实训电路如图4-1所示。图中555为集成定时器电路。555定时器具有如下特点：

3、当它按图4-1的方式将2、6脚连到一起时，如果连接点的电位高于电源电压的2/3，则3脚的输出电压等于0V，7脚对地短路，如果连接点的电位低于电源电压的1/3时，则3脚的输出电压等于电源电压，7脚对地开路。3．实训步骤与要求1）连接电路按图在万能板上将电路连接好，注意，IC的引脚及电容C1、C3的极性不要接错。2）通电试听接通电源（5V），按下按键S，此时，可以听到扬声器发出的单一频率的声音。松开按键，声音停止。3）测试输出波形打开示波器，用通道1输入探头的“地”与电路的“地”相连，中心头接至扬声器的上端。注意

4、，如果你事先不会使用示波器，请仔细阅读示波器的说明书直至能正确使用为止。如果操作正确，当按下按键喇叭发声时，我们可以在荧光屏上看到如图4-2（a）所示的脉冲波形。要求用示波器读出输出波形的周期T及脉冲的宽度T1，并记录在实训报告上（为减少声音干扰，可以将扬声器从电路中断开）。4）测试555第2、6脚的波形用示波器通道2输入探头的中心头接555第2、6脚，“地”与“地”相接。按下按键，此时，我们可以观测到如图4-2（b）所示的锯齿状波形。如将示波器的输入状态设置为直流，我们可以读出其幅度最小值约为电源电压的1/3，

5、其最大值约为电源电压的2/3。在荧光屏上比较通道1与通道2的波形我们可以发现，锯齿波的最小值与输出波形从低电平向高电平过渡对应，锯齿波的最大值与输出波形从高电平向低电平过渡对应。5）试验电容C1对输出信号周期的影响将电容器C1由10μF替换为20μF，再次测试步骤3）与4）中测试到的波形，并记录周期T与脉冲宽度T1。在这一步骤中我们可以发现，波形的形状基本没有改变，但波形的周期与脉冲宽度却变大了。6）试验电阻R1对输出信号周期的影响在步骤5）的基础上，将电阻R1由10kΩ替换为20kΩ，再次测试上面两处的波形，同

6、时记录T与T1。可以发现，T与T1又变大了。4．实训总结与分析1）音频信号产生的原理从上面的实训中，我们在扬声器测得如图4-2（a）所示的输出波形，它的频率恰落在音频范围内，因此可以推动扬声器发出声音。我们知道，电路中并没有音频信号源，显然，加至扬声器的音频信号是电路自己产生的。音频信号产生的过程，涉及到电路的过渡过程，我们可以按如下过程来定性地理解电路的工作原理。（1）从接通电源到C1两端电压升高至2E/3。接通电源后的瞬间，由于电容C1内部原先没有储存电荷，由物理学知识我们知道，其两端电压为0。根据555的

7、性质，其3脚电压等于电源电压，7脚对地开路。这以后，电源E要通过电阻R1与R2对电容C1充电，使C1两端电压升高。当C1两端电压高于2E/3时，根据555的性质，其输出电压立即跳变至0V，7脚对地短路。由于7脚对地短路，电源E无法再通过R2对C1充电，C1两端电压不可能再升高。这一段时间，与图4-2中0~t1时间段对应，从（b）图中，我们可以看到在充电过程中，电容器两端电压逐渐升高的情况。（2）电容C1两端电压从2E/3降到E/3。C1两端电压升至E/3后无法再升高，同时也无法维持这一电压值。由于R2上端通过55

8、5第7脚接地，C1要通过R2对地放电，电流从C1流出，其两端电压随着放电过程慢慢降低。当C1两端电压降至E/3时，555输出电压立即从0V跳变至E，7脚对地开路。由于7脚开路，电容C1不可能再通过R2对地放电，C1两端电压不可能再降低。这一过程，与图4-2中t1~t2时间段相对应，从（b）图中，我们可以看到在放电过程中，电容器两端电压逐渐降低的