实验3 RC一阶电路的响应及其应用

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1、第1篇常规实验实验三一阶RC电路的响应及其应用实验三一阶RC电路的响应及其应用一、实验目的1．观察一阶RC电路的零输入响应、零状态响应、全响应。2．掌握示波器的使用方法，学习用示波器测绘电路的输出波形及电路参数。3．了解微分电路、积分电路的特性。二、实验器材1．1台型号为RTDG－3A或RTDG－4B的电工技术实验台2．1块型号为RTDG－02的RC一阶电路实验板3．1台型号为SS－7802A的双踪示波器4．1台型号为RTZN01智能函数信号发生器三、实验内容1．用示波器观察一阶RC电路的响应，测定时间常数τ。一阶RC电路的响应是

2、由于在电路里储能元件电容器中储存的能量不能突变引起的，当电容在充、放电时，电容电压将会按照指数规律变化。用示波器可以观察到电容电压的变化规律、并可测定时间常数。2．用示波器观察积分电路、微分电路的输出波形。四、实验原理一阶RC电路的暂态过程，是电容器逐步储存或释放能量的渐变过程。暂态过程是十分短暂的单次变化过程，为清晰地观察一阶电路的暂态响应，我们应用函数信号发生器输出的矩形脉冲信号来模拟阶跃激励信号，即令函数信号发生器输出矩形波的上升沿作为RC电路在零状态响应时的正阶跃激励信号；矩形波的下降沿作为RC电路在零输入响应时的负阶跃激

3、励信号，这样在示波器显示屏中将会出现稳定的一阶电路响应的波形，由此可以按照图3－2所示的方法，应用示波器测量电路的时间常数，时间常数即为充电到Q点（电容电压正好为0.632Ucm）所花的时间n。图3－1测定时间常数τ的原理图图3－2时间常数τ的测定第13页第1篇常规实验实验三一阶RC电路的响应及其应用图3-3RC积分电路（τ=RC>>TP）图3-4RC微分电路（τ=RC<

4、3—5所示。电路图中左上方并联的四个元件与其它的电路元件为串联关系，中间位置的其余元件均为并联关系。图3－5一阶、二阶电路实验线路板(2)闭合电工实验台左侧面的总电源开关，按下实验台正面电源控制区的启动按键，接通实验台主供电系统，这时实验台电源显示灯点亮，三相电压表指针指示三相电源输出电压数值。(3)闭合函数信号发生器的工作电源开关，函数信号发生器显示屏中出现字母P，表示函数信号发生器处于准备工作状态。在信号发生器的控制面板上按下波形选择按键，当信号发生器的显示屏上出现数字5后，按下数字键4，即选择了方波信号输出，这时信号发生器输

5、出信号为方波信号，同时信号发生器自动设定输出信号的频率为1kHz，用导线将信号发生器的输出端与实验挂箱的信号输入端联接起来。第13页第1篇常规实验实验三一阶RC电路的响应及其应用(4)闭合双踪示波器的工作电源，调节显示屏下方的调节旋钮（辉度、字符显示、聚焦），在示波器的显示屏上调节出示波器的两个扫描光标，用示波器专用的同轴电缆线将实验挂箱中的实验电路的输入、输出端分别接入示波器的采样输入通道1、采样输入通道2，然后调节信号发生器的输出幅度调节旋钮，调节信号发生器的输出电压幅值，用示波器监测。将示波器的Y轴衰减旋钮调至1V档，在示波

6、器的显示屏上观测，使方波信号电压的幅值在显示屏的方格中占3个方格，即为方波信号电压的幅值是3V。(5)在实验电路板左上方串联的元件中选择电阻R=30kΩ、在并联的元件中选择电容C=2400pF，分别闭合相应的开关将选中的R与C接入实验电路，调节示波器显示屏中输出信号的Y轴位移，使输出信号的坐标轴与输入信号的坐标轴相重合，在示波器显示屏中同时观察一阶电路的激励与响应（输入与输出）的波形，在表3—1中按照表中所给的时间间隔描绘出电路的响应（输出）波形。(6)在示波器的控制面板上按下测量功能选择按键ΔV-Δt-OFF，选择示波器的时间间

7、隔测量Δt功能，选择该功能时，在示波器显示屏上会出现两条垂直的测量光标H1、H2，同时在显示屏下方的字符显示中会出现Δt、1/Δt字符。按下光标跟踪方式选择按键TCK/C2，使测量光标H1、H2的顶端出现指示光点，这时转动示波器的多功能旋钮FUNCTION，显示屏中的两条测量光标将按照旋钮转动的方向同时移动。将测量光标H1移动到与输出信号UC的起点位置相重合的地方（坐标轴的原点），再按动TCK/C2按键，选择H2移动方式，（在H2光标的顶端出现指示光点，H1光标的顶端没有指示光点），旋转FUNCTION旋钮，H2光标将开始移动，而

8、H1光标不会移动。将H2光标移动至输出电压最大值的0.632倍（0.632Ucm）处，这时在显示屏左下方显示的示波器时间间隔测量值Δt值即为一阶电路的时间常数τ的数值，将测量结果记入表3—1中。表3－1时间常数τ的测定参数值波　　形　　图RCτ输入