RC一阶电路的响应测试实验报告Word格式.docx

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只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，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τ。

　　3.时间常数τ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/τ。

当t＝τ时，Uc（τ）＝。

此时所对应的时间就等于τ。

亦可用零状态响应波形增加到所对应的时间测得，如图13-1（c）所示。

a）零输入响应（b）RC一阶电路（c）零状态响应

图7-1

4.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τ＝RC<

<

时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图7-2（a）所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

（a）微分电路（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13-2（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τ＝RC>

>

，则该RC电路称为积分电路。

因为此时电路的输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。

三、实验设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

函数信号发生器

DG03

2

双踪示波器

自备

3

动态电路实验板

DG07

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＝10KΩ，C＝6800pF组成如图13-1（b）所示的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τ，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。

R=10KΩ，C=6800pF时，激励与响应的变化规律：

（积分电路）

（图a变化规律）

电容先充电，为零状态响应。

后放电，为零输入响应

时间常数τ=×

10-5s

电阻R不变，减少电容C至3000pF,响应的图像变陡，如下图（b）

（图b）

电阻R不变，增大电容C至8000pF,响应的图像变平缓，如下图（c）

（图c）

电容C不变，电阻R减小至5KΩ，响应的曲线变陡峭，如下图（d）

（图d）

电容C不变，电阻R增大至20KΩ，响应的曲线变平缓，如下图（e）

（图e）

　　2.令R＝10KΩ，C＝μF，观察并描绘响应的波形，继续增大C之值，定性地观察对响应的影响。

令R=10KΩ，C=μF,激励与响应的变化规律：

R=10KΩ不变，C=μF，继续增大C值，响应曲线变平缓，当电容C大到一定值时候，响应曲线变成直线（如下图）。

3.令C＝μF，R＝100Ω，组成

如图7-2（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。

令C=μF，R=100Ω，激励与响应的变化规律如下：

（微分电路）

（激励与响应的变化规律）

增减R之值，定性地观察对响应的影响，

并作记录。

当R增至1MΩ时，输入输出波

形有何本质上的区别

当C=μF不变时，增大R值至200Ω，响应曲线变化不明显，如下图：

当C=μF不变时，减小R值至20Ω，响应曲线变化不明显。

R增至1MΩ时，激励与响应的变化规律如下图：

输入波形为方波信号，输出波形接近方波信号。

五、实验注意事项

1.调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、

过猛。

实验前，需熟读双踪示波器的使用说明

书。

观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮图7-3动态电路、选频电路实验板

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一起（称共地），以防外界干扰而影响测量的准确性。

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。

六、预习思考题

　　1.什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励源

2.已知RC一阶电路R＝10KΩ，C＝μF，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ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它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何这两种电路有何功用

　　4.预习要求：

熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。

七、实验报告

　　1.根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时uC的变化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。

2.根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。

3.心得体会及其他。