RC电路充放电研究(论文资料)

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1、实验五RC电路充放电研究【一】实验目的①观察RC—阶电路的充放电现象。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。【二】实验方法①电路的过渡过程是指从一种稳定状态转到另一种稳定状态所经历的变化过程，其变化十分短暂而且是单次变化过程，対时间常数T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。对时间常数T较小的电路，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发牛器输出的方波來模拟阶跃激励信号，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，选择方

2、波的重复周期远人于电路的时间帘数T,就可以观测电路的过渡过程。②在阶跃信号下，RC-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吋间常数丫。③时间常数T的测定方法:a根据-阶微分方程的求解得知(2-38)〃()=Ue%二U”当t二t时,U°=0.368U,此时所对应的时间就等于t。其零输入响应的波形如图2-30(a)测试电路如图2-30(b)-(bl)所示。b市零状态响应波形增长到0.632U所对应的时间就等于t。其测试电路及波形如图2-30(b)-(b2)和2-30(c)所示。(a)(b)

3、(c)图2-30RC—阶电路①微分电路和积分电路是RC—阶电路中较典型的应用电路，它对电路吋间常数t和RC串联电路，如果满足t=RC«T/2(T为方波脉冲中的重复周期)，且由R端作为响应输出，这就成了一个微分电路。dt(2-39)由式(2-39)口J知：电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成止比。电路如图2-31(a)所示。JUL*T*RC«T/2+UrTLTL亠T*+#Ucc~RC»T/2图2-31微积分电路如将图2-31(a)的R与C位直调换一下，即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满足t=RC»T/2条件吋，贝【J

4、称为积分电路。Uc_c^ldt~RCW力(2_40)由式(2-40)可知：电路的输出电压与输入电压的积分成正比。电路如图2-31⑹所示,【三】实验装置①双踪示波器；②信号发牛:辭或倍号源；③可调电阻、电容。【四】实验内容①实验线路板如图2-32所示，分析电路确定激励与响应端口所在的位确定响应类型及元件的参数。②在实验线路板上选取R=10kQ,C=1000pF组成如图2-30(b)所示的RC充放电电路，信号发生器输出的方波信号电压U二2V,频率f二1kHz,示波器探头将激励源U和响应Uc的信号分别接至示波器的两个输入口Y人和Yb

5、,在示波器上观察激励与响应的变化规律，來测时间常数并绘制波形。适当地改变电容或电阻值，观察波形变化情况，记录观察到的现象。③选取R=10kQ,C=0.47uF,观察并绘制响应的波形，继续增人CZ值，定性地观察对响应的影响。④选取R=100Q,C=0.1uF组成如图2-31(a)所示的微分电路，在同样的方波激励信号作川下，观测并绘制激励与响应的波形。实验要点①电子仪器的调节，动作要平缓，用力要适度。实验询，需熟读双踪示波器的使用说明，特别是用双踪观察波形时，要特别注意开关，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

6、一起（称共地）。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。【五】问题①本实验中，什么样的电信号可作为RC—阶电路零输入响应、零状态响应和全响应的激励信号？②已知RC—阶电路R=100kQ,C=O.O1pF,试计算时间常数t,并根据t值的物理意义，拟定测量t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？想一•想有和实用意义？O.luFrLTddssfeoosfessms.cl—IT懐寸.0dnsdnssHED寸图2-32阻容选频网络实验板【六】实验要求①根据实验所

7、得数据，绘出RC-阶电路充放电时Uc的变化曲线，由曲线测得t值,少参数值的计算结果作比较，分析误差原因。②根据实验所得结果，得岀微分电路与枳分电路的波形差界与一般变化规律。