rc电路时间常数的测量

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1、RC电路时间常数的测量一、实验目的1、进一步熟悉LabVIEW程序设计的一般方法2、进一步掌握通过DAQAssistant进行数据采集卡配置的方法3、了解RC电路在阶跃激励下响应的基本规律和特点4、掌握测定一阶RC电路时间常数τ的方法二、实验仪器1、微型电子计算机2、数据采集卡3、LabVIEW软件4、Elvis实验平台三、实验原理含有储能元件的电路，其响应可以由微分方程求解。凡是可用一阶微分方程描述的电路，称为一阶电路，它通常由一个储能元件和若干个电阻元件组成。对于一阶电路，可用一种简1单的方法——三要素法直接求出电压及电流

2、的响应：f()tf()[(0)ffe()]，其中，f(t)是电路中任一元件的电压和电流；f()是稳态值；f(0)是初始值；τ是时间常数，对于RC电路有τ=RC。RC电路充放电的时间常数τ可以从示波器观察的响应波形中估算出来。设时间坐标单位t确定，对于充电曲线来说，幅值上升到终值的63.2%所需的时间即为一个τ，如图1所示。U0.632t0图1RC电路充电曲线及时间常数的确定四、实验内容本实验基于虚拟仪器技术测定一阶RC电路充电过程中的时间常数τ。利用数据采集卡的输出通道DAC0对RC电路产生从0V到5V的阶跃

3、激励信号，然后使用多通道数据采集卡的模拟电压输入通道对电容两端的电压进行采集，并将采集结果显示在屏幕上，从而观察和分析RC电路的充电过程，测得时间常数，并可以和理论计算值进行比较。由于时间常数的测量相对精确，在电阻值确定的情况下亦可进行电容值的测算。测量电路连接示意图如图2所示。激励电压通过DAC0输出接入RC电路，采集电容两端电压时使用差分连接方式接入模拟通道ACH3。为了保证在产生阶跃激励信号的同时启动电压测量，可将输出激励信号同时连接到PFI1触发输入通道。图2测量电路连接示意图考虑到数据采集卡的DA输出能力，充电电流不可

4、过大，应采用合适的电阻电容构建RC电路。本实验中取R=20kOhm，C=0.1uF。另外，建议将DAC0的输出通过运放或比较器后再接入RC电路，以增强驱动能力。注意：程序执行前请确保DAC0的输出为零，可在MAX的测试面板中设置。连接好测试电路后，在LabVIEW中编写数据采集和计算程序，具体步骤为：1）设计前面板，参考面板如图3所示图3前面板参考图2）使用DAQAssistant创建一个模拟输出任务，包含一个虚拟通道，使用Dev1/ao0为物理通道，配置如图4所示3）使用DAQAssistant创建一个模拟输入任务，用于电容电

5、压的采集，使用Dev1/ai3为物理通道，设置PFI1为触发输入通道，配置如图5(a)(b)所示图4模拟输出任务配置参考图5(a)模拟输入任务配置参考（1）图5(b)模拟输入任务配置参考（2）4）计算充电时间常数和电容值，总体程序参考框图如图6所示。图6总体参考程序框图5）运行程序，测量时间常数和相应的电容值，并记录测量结果。若有条件，可更换不同电容进行测量，并分别记录测量结果。