RC串联电路的方波响应

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1、RC串联电路的方波响应实验目的：1.探究：当一列占空比为50%的方波输入RC串联电路时，会有什么样的输出波形？2.熟悉示波器和信号发生器的应用；3.回顾电容的充放电过程，加深对电容性能的认识。实验器材：数字信号发生器、数字示波器、电阻、电容、数字万用表实验电路：图一图二实验内容：1.选择的电阻与电容值分别为：R=10KΩ，C=4.7uF；2.低通RC电路的研究：a.按照图一所示连接电路，V1连接信号发生器，V2连接示波器；b.用信号发生器发出Vpp=10V，占空比为50%，频率为1KHz的方波，观察信号发生

2、器的输出信号；c.改变输入波形的频率，并记录输出波形及对应频率的输出信号的Vpp;3.高通RC电路的研究：a.按照图二所示连接电路，V1连接信号发生器，V2连接示波器；b.用信号发生器发出Vpp=10V，占空比为50%，频率为1KHz的方波，观察信号发生器的输出信号；c.改变输入波形的频率，并记录输出波形及对应频率的输出信号的Vpp;实验结果记录及分析：低通RC电路实验结果如下：频率1Hz10Hz20Hz60HzVpp（in）/v/13.8612.2810.2Vpp（out）/v/10.4909.3106.

3、530波形频率/Hz3001K100K500KVpp（in）/v10.210.210.210.2Vpp（out）/v1.5800．5740.2300.120波形高通RC电路实验结果如下：频率/Hz11001K1MVpp（in）/v10.410.110.310.2Vpp（out）/v10.210.210.210.2输入波形输出波形分析：在两个电路中，τ=RC=0.047s，Tw=0.5*T=0.5*1/f，当f=10.63Hz时，Tw=τ一．低通电路当f=1Hz时，因为τ<

4、1中电容电压应该出现陡峭上升，且电容两端电压上升到输入电压值的时候，电压完全加在电容两端，输出电压维持不变。当方波电压下降时，输入端电压为0，电容两端迅速放电，两端电压陡峭下降，因而输出信号和方波应该会比较接近。实验中所得到的图像，由于示波器打在了AC档而出现了微分现象。f=10Hz时，τ≈Tw，电容充放电的速度变慢，不能突变，所以不再像方波；10Hzf>100Hz时，τ>>Tw

5、，由于频率的增高，输出信号更加趋近于三角波；当f>100K时，因为频率太高，电容两端电压更加小，而且基本没有规律。一．高通电路f=1Hz时，τ<

6、0Hz时,τ≈Tw，这个时候，电容拥有一定的时间进行充放电，当开始的时候，方波的电压瞬间上升，电容不能瞬间改变，所以这时输入电压全瞬间加在电阻之上。随后，由于τ≈Tw，电容有了一定的充电时间，电容电压缓慢上升，电阻上电压缓慢下降，输出信号出现缓慢向下的斜坡。当方波突然到了下降沿时，电容上有电压，所以，电阻上的电压应该等于电容两端电压与输入电压之和取反，一下达到反向最大值，然后电容缓慢放电，电阻两端电压也渐渐增大增大，图像缓慢上升；100Hz>f>10Hz,图像与上图相似，但更加趋近方波；f>100Hz,τ>

7、>Tw,电容的充电速度非常慢，而输入信号频率很快，因电容基本来不及充放电，电阻两端的输出信号与方波近似。实验感悟1，使用示波器时，要注意AC,DC档的选择；2，用万用表测量电容值是应该选取AM档；3，除了以上实验，还验证了万用表与信号发生器的内阻无穷大随便将1电阻，1电容，串联的1电阻1电容并联起来，输入了Vpp=2V，f=1KHz的正弦信号，输出端接上示波器，示波器上显示出Vpp=1.96V，f=0.9996Hz的正弦波，再并联上打在交流电压档上的万用表时，示波器上的波形基本无变化，电压表示数为0.728

8、V。