实验三RC一阶电路的响应测试.docx

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1、实验三RC一阶电路的响应测试一、实验目的1.测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。2.学习电路时间常数的测量方法。掌握有关微分电路和积分电路的概念。3.进一步学会用示波器观测波形。二、实验仪器1、函数信号发生器2、双踪示波器3、动态电路实验板三、实验原理1.东态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作

2、为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数T,那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。2•图7-1(b)所示的RC一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时间常数T。3.时间常数T的测定方法：用示波器测量零输入响应的波形如图7-1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知uc=Ume-t/RC=Ume"T。当t=t时，Uc(t)=0.368Um。此时所对应的时间就等于t。亦可用零状态响应波形增加到

3、0.632Um所对应的时间测得，如图7-1(c)所示。TTa)零输入响应(b)RC一阶电路图7-1(c)零状态响应1.微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路,它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足t=RC<

4、。(b)积分电路图7-2若将图7-2(a)中的R与C位置调换一下，如图7-2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足t=RC»T，则该RC电路称为积分电路。因为此时电路的输2出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。四、实验内容实验线路板的器件组件，如图7-3所示，请认清R、C元件的布局及其标称值,各开关的通断位置等。1.从电路板上选R=10KQ,C=6800pF组成如图7-1(b)所示

5、的RC充放电电路。ui为脉冲信号发生器输出的Um=3V、f=1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源Ui和响应uc的信号分别连至示波器的两个输入口Ya和Yb。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数t,并用方格纸按1:1的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。2.令R=10KQ,C=0.1F，观察并描绘响应的波形，继续增大C之值，定性地观察图7-3动态电路、选频电路实验板对响应的影响。3.令C=0.01卩F,R=100Q，组成如图13

6、-2(a)所示的微分电路。在同样的方波激励信号(Um=3V,f=1KHz)作用下,观测并描绘激励与响应的波形。增减R之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。当R增至1MQ时，输入输出波形有何本质上的区别？五、数据处理(1)R=10KQ,C=6800pF理论上的t=R*C=6.8*10A-5s响应图形：从图上可以得到：Um=3.88v,Uc(t)=0.368Um=1.43v,Um和Uc(t)所对应的t的差=0.36*200*10A-6=7.2*10A-5s误差大小：(7.2-6.8)*10a(-5)/(6.8*10a(

7、-5))*100%=5.9%(2)(2)R=10KQ,C=O.gF响应图形:理论上随着C的增大，其T=R*C也是会增大，而此图的Um很大，不能读出相应的但是他肯定是增大的;(3)C=0.01卩F,R=100Q这是一个微分电路(4)R=1MQ,C=0.01卩F响应图片：因为这时t比较大，然后充放电的过程很不明显，但还是有这个过程的。六•试验结果分析通过这次实验，对RC一阶电路的零输入响应、零状态响应有了一个比较好的认识少量地改变电容值或电阻值的时候发现，当电容值或电阻值增大时，放电过程和充电过程的时间变长.减小是则变短

8、.实验中存在误差：误差的来源可能是仪器误差、可能是读数误差。误差是不能避免的。