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1、实验四一阶电路暂态过程的研究一、实验目的1、研究一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的规律和特点;2、学习一阶电路时间常数的测量方法，了解电路参数对时间常数的影响;3、掌握微分电路和积分电路的基本概念。二、原理说明1、一阶电路的零状态响应用C-阶电路如图4—1所示，开关S在'V的位置，讥=0,处于零状态，当开关S合向'2，的位置时，电源通过斤向电容C充电,)称为零状态响应。uc=Us—Us©图4—1uC图4-2变化曲线如图4—2所示，当肌上升到0.632t/s所需要的时间称为时间常数厂,t=RC。2、7?。一阶电路的零输
2、入响应，Li/V在图4—1中，开关S在‘2,的位置电路电源通过斤向f°电容C充电稳定后，再合向'1，的位置时，电容。通过斤放5电，uc(t)称为零输入响应，uc=；0.368(7$//s0―-^=——>变化曲线如图4—3所示，当依下降到0.368t/s所需要r图4—3的时间称为时间常数厂，T=RC03、测量一阶电路时间常数厂图4一1电路的上述暂态过程很难观察，为了用普通示波器观察电路的暂态过程，需采用图4—4所示的周期性方波心作为电路的激励信号，方波信号的周期为7；只要满足->5r,便可在普通示波器的荧光屏上形成稳定的响应
3、波形。2图4一42图4一6电阻爪电容C串联与方波发生器的输出端连接，用双踪示波器观察电容电压仏，便可观察到稳定的指数曲线，如图4—5所示，在荧光屏上测得电容电压最大值：UCm=a（cm）取b=0.632a（cm）,与指数llll线交点对应时间广轴的x点，则根据时间广轴比例尺（扫描吋间丄），该电路的时间常数r=x（cm）x—ocmcm4、微分电路和积分电路在方波信号us作用在电阻只电容C串联电路屮，当满足电路时间常数r远远小于方波周期厂的条件时，电阻两端（输出）的电压心少方波输入信号Ms呈微分关系，“ru/?C^,该电路称为微
4、分电路。当满足Rdr电路时间常数7■远远大于方波周期r的条件时，电容c、两端（输出）的电压讥与方波输入信号如呈积分关系，“cQ‘该电路称为积分电路。cRCJs微分电路和积分电路的输出、输入关系如图4—6（a）＞（b）所示。三、实验设备1、GDS-1072-U数字示波器2、AFG2025函数信号发生器（方波输出）3、EEL—51D组件（含电阻、电容）四、实验内容实验电路接线如图4-7所示，图中电阻只电容C从EEL-51D组件上选取，川双踪示波器观察电路激励（方波）信号和响应信号。愉为方波输出信号，调节函数信号发生器输出，从示波
5、器上观察，使方波的峰一峰值和频率为：7…=2N,kHzo图4一7实验电路和两台仪器连接示意图1、/?c一阶电路的充、放电过程（1）观察时间常数选择EEL—51D组件上的斤、C元件，令7?二3KQ,C=0・01uF,用双踪示波器观察激励信号"S与电容器两端的响应信号Uc的变化规律，观察时间常数T。（2）观察时间常数T（即电路参数爪Q对暂态过程的影响：令尺=10kQ,C二O.OluF,通过双踪示波器观察并描绘电路激励和响应的波形，继续增大C（取0.01uF〜0.1»F）或增大斤（取10kQ、30kQ）,定性观察对响应波形的影响。
6、2、微分电路和积分电路(1)积分电路：选择EEL-51D组件上的7?、C元件组成如图6—8电路，令k=10KQ,C=0.1uF,用双踪示波器观察激励信号心与响应信号讥的变化规律并绘出曲线图。(2)微分电路：将图16—8实验电路中的7?、C元件位置互换，组成如图6—9的电路，令7?=600Q,0=0.01nF,用双踪示波器观察激励信号ms与响应信号⑴的变化规律并绘出曲线图。图6—8枳分电路示意图图6—9微分电路示意图五、实验注意事项1、调节电了仪器各旋钮时，动作不要过猛。实验前，尚需熟悉双踪示波器的使用说明,特别是观察双踪信号
7、时，要特别注意开关，旋钮的操作与调节。2、倍号源的接地端与示波器的接地端是连在一起的（称共地），以防外界T•扰而影响测虽的准确性。但由于他们内部已经“共地”，使用时要特别注意因共地使被测电路造成短路。3、示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停胡在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。六、预习与思考题1、用示波器观察RC—阶电路零输入响应和零状态响应时，为何激励必须是方波信号？2、已知—阶电路的7?=10KQ,C=0.01pF,试计算吋间常数t,并根据p值的物理意义，拟定测量t的方案。3、在尺C一阶电路中，当/
8、?、。的大小变化时，对电路的响应冇何影响?4、何谓积分电路和微分电路，它们必须貝备什么条件？它们在方波激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功能？七、实验报告要求1、根据实验1(1)观测结果，绘出RC—阶电路充、放电时激励信号对应的变化曲线，由曲线测得丫值，并与参数值的理论计
