RC一阶电路地响应测试仿真实验.docx

1、RC一阶电路地响应测试仿真实验 RC一阶电路的响应测试 班级：应物11203班 ：马天宝 序号：19 长江大学一、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定方法。3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。4.进一步学会用示波器测绘图形。二、实验原理 1.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程.对时间常数较大的电路.可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过度过程和测量有关的参数.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.即令方波输出的上升沿最为零状态响应的正阶跃激励信号；

2、方波下降沿最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.电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下.它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的。2.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。3.时间常数的测定方法图(a)所示电路.用示波器测得零输入响应的波形如图(b)所示。根据一阶微分方程的求解得知 当t=时.Uc()=0.368E此时所对应的时间常数就等于亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得.如(c)所示。 (b)零输入响应 (a)RC一阶电路 (c)零状态响应 4.微分电路和积分电路是R

3、C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.当时间常数时（T为方波脉冲的重复周期）.且由R端作为响应输入.如图(a)所示.这就构成了一个微分电路.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。 (a)微分电路 （b)积分电路 若将图(a)中的R与C位置调换一下.即由C端作为响应输出.且当电路参数的选择满足条件时.如图(b)所示即构成积分电路.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。从输出波形来看.上述两个电路均起着波形变换的作用.请在实验过程中仔细观察与记录。三、实验设备序号名称型号与规格数

4、量备注1函数信号发生器12双踪示波器1 四、实验容与仿真模拟实验1.组成如图所示的RC充放电电路.E为函数信号发生器输出.取Um=3V.f=1000KHz的方波电压信号。观察Ui、Uc和Ur的波形。(1）R=10K.C=1000PF观察Ui、Uc和Ur的波形：输入电压信号Ui的波形电容两端的电压信号Uc 的波形 电阻两端的电压信号Ur的波形(2) R=10K.C=3300PF 观察Ui、Uc和Ur的波形：输入电压信号Ui的波形电容两端的电压信号Uc 的波形 电阻两端的电压信号Ur的波形(3) R=30KHz,C=3300PF观察Ui、Uc和Ur的波形：输入电压信号Ui的波形电容两端的电压信号U

5、c 电阻两端的电压信号Ur的波形5、实验注意事项1.示波器的辉度不要过量。2.调节仪器旋钮时.动作不要过猛。3.调节示波器时.要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用.以使显示的波形稳定。4.作定量测定时.“t/div”和“v/div”的微调旋钮应旋至“校准”位置。5.为防止外界干扰.函数信号发生器的接地端与示波器的接地端要连接在一起（称共地）。6、实验数据处理1.实验数据与图象序号R(K)C(PF) 理论值（ms）11010000.0121033000.3333033000.992.误差分析仿真结果与实验结果基本一致.误差很小。如果存在误差：由于仪器精确度问题；实验读数时存在误差；函数信号发生

6、器的输入电压不稳定等。七、实验思考题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？答：阶跃信号可作为RC一阶电路零输入响应激励源； 脉冲信号可作为RC一阶电路零状态响应激励源； 正弦信号可作为RC一阶电路完全响应的激励源。2.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？这两种电路有何功用？ 答：电路特性性质条件变化规律功用积分电路 输出信号与输入信号的积分成正比的电路一个简单的RC串联电路.在方波序列脉冲的重复激励下.当电路的参数=RCT/2.即为积分电路 将方波转成三角波 波形变换、放大电路失调电压的消除、反馈控制中得积分补偿等微分电路 输出信号与输入信号的微分成正比的电路一个简单的RC串联电路.在方波序列脉冲的重复激励下.当电路的参数=RCT/2.即为积分电路 将方波变成尖脉冲 主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中