实验三、 rc一阶电路的响应测试

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1、实验三、　RC一阶电路的响应测试一、实验目的1.测定RC一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。2.学习电路时间常数的测量方法。3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。4.进一步学会用示波器测绘图形。二、原理说明　　1.动态网络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。然而能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，我们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

2、波的重复周期远大于电路的时间常数τ。电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响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τ　　3.时间常数τ的测定方法:用示波器测得零输入响应的波形如图3-1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知Uc＝Ee-t/RC＝Ee-t/τ当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368E此时所对应的时间就等于τ亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得，如图3-1(c)所示。图3-1　　4.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

3、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Tτ＝RC<<─时（T为方波脉冲的重复周期)，且由R端作为响应2输出，这就成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图3-2(a)所示。图3-2　　若将图3-2(a)中的R与C位置调换一下，即由C端作为响应输出，　　　　　　　　　T且当电路参数的选择满足τ＝RC>>─条件时，如图3-2(b)所示即称2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。　　从输出波形来看，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。

4、三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1脉冲信号发生器1DG032双踪示波器13动态电路实验板1DG07四、实验内容实验线路板的结构如图3-3所示，认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等。1.选择动态电路板上的R、C元件，令R＝10KΩ，　C＝3300Pf组成如图3-1(b)所示的RC充放电电路，E为脉冲信号发生器输出Um＝3V，f＝1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源E和响应Uc的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB，这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，求测时间常数τ，并用方格纸按1:1的比例描绘波形。　　少量地改变电容

5、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。　　3.选择动态板上的R、C元件，组成如图3-2(a)所示的微分电路，令C＝0.01μf，R＝100Ω在同样的方波激励信号(Um＝3V，f＝1KHz)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1MΩ时，输入输出波形有何本质上的区别？图3-3五、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，要特别注意哪些

6、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.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、预习思考题　　1.什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励信号？2.已知RC一阶电路R＝10KΩ，C＝0.1μf，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.何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？　　4.预习要求：熟读仪器使

7、用说明回答上述问题，准备方格纸。七、实验报告　　1.根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时uc的变化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。2.根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。3.心得体会及其他　　　　　实验四、　二阶动态电路响应的研究一、实验目的1.学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应，了解电路元件参数对响应的影响。2.观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。二、原理说明　　一个二阶电路在方波正、负