RC一阶电路的响应测试实验报告精品管理资料.docx

1、RC一阶电路的响应测试实验报告精品管理资料实验七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. 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观测波形。二、原理说明1. 动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，那

2、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.3. 时间常数的测定方法： 用示波器测量零输入响应的波形如图71(a）所示。 根据一阶微分方程的求解得知ucUmet/RCUmet/。当t时，Uc（)0.368Um。此时所对应的时间就等于。亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得，如图131(c）所示。 a） 零输入响应 (b) RC一阶电路 （c） 零状态响应图 7-14. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典

3、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72(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72（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

4、.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1DG032双踪示波器1自备3动态电路实验板1DG07四、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R10K，C6800pF组成如图131（b)所示的RC充放电电路.ui为脉冲信号发生器输出的Um3V、f1KHz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,

5、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=10K,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=6。8105 s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5K，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20K，响应的曲线变平缓,如下图（e)（图e）2。 令R10K，C0。1F,观察并描绘响应的波形,

6、继续增大C 之值,定性地观察对响应的影响。令R=10K，C=0.1F, 激励与响应的变化规律：R=10K不变,C=0.1F，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C0。01F,R100，组成如图72（a)所示的微分电路。在同样的方波激励信号（Um3V,f1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。令C=0.01F，R=100，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1M时，输入输出波形有何本质上的区别？当C=0。01F不变时，增大R值至200，响应曲线变化不明显，如

7、下图:当C=0.01F不变时,减小R值至20,响应曲线变化不明显.R增至1M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73 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R10K,C0.1F,试计算时间常数，并根据值的物理意义，拟定测量的方案。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。