实验五一阶rc电路地过渡过程地multisim实验

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1、实用文案实验五一阶RC电路的过渡过程实验一、实验目的1、研究RC串联电路的过渡过程。2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。二、实验原理电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。1、RC电路的零状态响应（电容C充电）在图5-1(a)所示RC串联电路，开关S在未合上之前电容元件未充电，在t=0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接通，对电容元件

2、开始充电。此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。(a)(b)图5-1RC电路的零状态响应电路及uC、uR、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t>0时电路的微分方程为(注：)电容元件两端电压为其随时间的变化曲线如图5－1(b)所示。电压uc按指数规律随时间增长而趋于稳定值。电路中的电流为电阻上的电压为其随时间的变化曲线如图5－1(b)所示。标准文档实用文案2、RC电路的零输入响应（电容C放电）在图5－2（a）所示,RC串联电路。开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压uC=U0，电路处于稳定状态。在t=0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。此时电容元

3、件经过电阻R开始放电。此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。(a)(b)图5－2RC电路的零输入响应电路及uC、uR、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t>0时的电路微分方程为电容两端电压为其随时间变化曲线如图5-2(b)所示。它的初始值为U0，按指数规律衰减而趋于零。t=RC式中t=RC，叫时间常数，它所反映了电路过渡过程所用时间的长短，t越大过渡时间就越长。电路中的电流为电阻上电压为其随时间变化曲线如图5-2(b)所示。3、时间常数τ在RC串联电路中，τ为电路的时间常数。在电路的零状态（电容充电）响应上升到稳态值的63.2%所需要时间为一个时间常数τ，或者是电路零输入

4、（电容放电）响应衰减到初始值的36.8%所需要时间[2]。虽然真正电路到达稳定状态所需要的时间为无限大，但通常认为经过（3-5）τ的时间，过度过程就基本结束，电路进入稳态。三、实验内容及步骤1、脉冲信号源标准文档实用文案在实际实验中，采用全数控函数信号发生器的矩形波形做为实验信号电源，由它产生一个固定频率的矩形波，模拟阶跃信号。在矩形波的前沿相当于接通直流电源，电容器通过电阻充电。矩形波后沿相当于电路短路，电容器通过电阻放电。矩形波周期性重复出现，电路就不断的进行充电、放电。在仿真实验中，选用PlaceSources元器件库里的时钟源（Clock）作为脉冲信号源，它可以产生用户设定的固定频率

5、矩形波，起到实际实验中实验信号电源的作用。在时钟源元器件属性（ClockProperties）对话框中，Value/Frequency选项可改变时钟源发出方波的频率，Value/Dutycycle选项可改变时钟源发出方波的占空比，Value/Voltage选项可改变时钟源发出方波的电压幅值。1、示波器操作的简单介绍图5-3（a）示波器图标图5-3（b）示波器面板图5-3（c）示波器展开面板从Instruments元器件库中可调出示波器（Oscilloscope），其图标如上图5-3（a）所示，该示波器是双通道的，其上的4个接线端分别是接地、触发、A通道和B通道。标准文档实用文案若被测电路已经

6、接地，那么示波器可以不再接地,但在实际应用中常利用示波器的接地点以便于观测。例如：欲测电路中a、c两点间的电压波形和b、c两点间的电压波形（a、b、c并非被测电路的接地点），则可将A通道和B通道分别接到被测电路的a、b两点上，示波器的接地点接到被测电路的c点上，则仿真后在示波器面板上观测到的A通道显示的波形即是被测电路a、c两点之间的电压波形，B通道显示的波形即b、c两点间的电压波形，欲测任务也就完成了。鼠标双击示波器图标后得到示波器的面板如上图5-3（b）所示，各标识含义已在图中标明。当点击“Expand”（面板展开）后，即可看到如图5-3（c）所示的示波器展开面板。该扩展面板与原面板上可

7、设置的主要参数有：（1）时基（TimeBase）设置范围：0.10ns～ls/Div(每个格子)时基设置用于调整示波器横坐标或X轴的数值。为了获得易观察的波形，时基的调整应与输入信号的频率成反比，即输入信号频率越高，时基就应越小，一般取输入信号频率的1/3～1/5较为合适。（2）X轴初始位置（X-Position）设置范围：-5.00～5.00该项设置可改变信号在X轴上的初始位置。当该值为0时，信号将从屏幕的