rc電路暫態(tài)過程實驗報告

1、實驗 1.3RC 電路的暫態(tài)過程實驗 1.3.1硬件實驗1. 實驗?zāi)康模?） 研究一階 RC 電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。（2） 學(xué)習(xí)用示波器觀察在方波激勵下，RC 電路參數(shù)對電路輸出波形的影響。2. 實驗預(yù)習(xí)要求（1） 分別計算圖 1.3.1 1.3.3 中，電容電壓在 t = 時的 uC ()及電路時間常數(shù)的理論值，填入表 1.3.1 1.3.4 中。（2） 掌握微分電路和積分電路的條件。3. 實驗儀器和設(shè)備序號名稱型 號數(shù) 量1電路原理實驗箱TPE-DG1IBIT1 臺2可跟蹤直流穩(wěn)壓電源SS33231 臺3數(shù)字式萬用表VC9802A+1 塊4雙通道函數(shù)發(fā)生器DG 10221

2、臺5數(shù)字示波器DS1052E1 臺9 / 9文檔可自由編輯4. 實驗內(nèi)容及要求（1） 測繪 uC ( t )的零輸入響應(yīng)曲線 按圖 1.3.1 連接電路，元件參數(shù)為 R = 10 kW r = 100 W，C = 3300 mF，US 由 SS3323 型直流穩(wěn)壓電源提供。注意：電容 C 為電解電容器，正、負(fù)極性不能接反（實驗箱上各電解電容器的安裝極性均為上正下負(fù)），否則易造成電容損壞。RrS+US-C+uC-圖 1.3.1 閉合開關(guān) S，調(diào)整直流穩(wěn)壓電源的輸出幅度旋鈕，用萬用表直流電壓檔監(jiān)測電容器C 上電壓 uC，使其初始值為 10 V。 打開開關(guān) S，電容 C 開始放電過程。在 C 開始放

3、電的同時，按表 1.3.1 給出的電壓用手表計時，將測量的時間值記入表 1.3.1。 再將 uC (t) 對應(yīng)的時間（此數(shù)值即為時間常數(shù)t1）記入表 1.3.2 中。注意：a) 用萬用表直流電壓檔測量 uC，用手表計時。b) 因放電過程開始時較快，建議測量零輸入響應(yīng)的過程分幾次進(jìn)行計時。 將電阻換為 R = 5.6 kW，C 不變，測量 uC (t) 對應(yīng)的時間t2，記入表 1.3.2。注：這組電阻、電容參數(shù)只要求測量 uC (t) 一個點，不需要測量完整的曲線。表 1.3.1uC / V98765uC (t) =3.68321t / s0.0340.0740.1180.1690.2290.3

4、290.3970.5310.760（2） 測繪 uC ( t )的零狀態(tài)響應(yīng)曲線 按圖 1.3.2 連接電路，其中 R = 10 kW，C = 3300 mF，US = 10 V。 閉合開關(guān) S，將電容器放電，使電容器兩端初始電壓為零。 斷開 S 使電容器充電，按表 1.3.3 給出的電壓進(jìn)行計時，并將數(shù)據(jù)記入表 1.3.3 中。 再將 uC (t) 對應(yīng)的時間t3 記入表 1.3.2 中。表 1.3.3uC / V12345uC (t) =6.32789t / s0.0370.0740.1190.1690.2310.3310.3980.5320.761+US1-SC +uC-+USC+-+u

5、C-SRR21rUS2圖 1.3.2（3） 測繪 uC ( t )的全響應(yīng)曲線圖 1.3.3 按圖 1.3.3 連接電路，圖中電阻 R = 10 kW，r = 100 W，電容 C = 2200 mF。電壓源US1 = 4 V，US1、US2 分別由直流穩(wěn)壓電源的兩路輸出提供。 先將開關(guān) S 置于“1”，調(diào)整直流穩(wěn)壓電源的輸出幅度旋鈕，用萬用表直流電壓檔監(jiān)測電容器 C 上電壓 uC，使其初始值為 10 V。 將 S 置于“2”，按表 1.3.4 給出的電壓進(jìn)行計時，并記入表 1.3.4 中。 再將 uC (t4 ) 對應(yīng)的時間t4 記入表 1.3.2 中。表 1.3.4uC / V987uC

6、(t) =6.3254.4t / s0.0610.1350.2290.3140.5920.895（4） 觀察在方波信號激勵下，RC 電路的時間常數(shù)對輸出波形的影響。a) 按圖 1.3.4 連接 RC 串聯(lián)電路，從電阻兩端取輸出電壓。b) 加入方波作為輸入信號 ui，其頻率 f = 400 Hz、幅度為 Uipp = 4 V。按表 1.3.5 的要求，當(dāng)選取不同的電路參數(shù)時，用示波器的兩個通道 CH1、CH2 同時觀察、描繪 ui 和 uo 的波形（要求畫出其對應(yīng)關(guān)系），并記入表 1.3.5 中。c) 按圖 1.3.5 連接 RC 串聯(lián)電路，從電容兩端取輸出電壓，重復(fù)實驗步驟 b)。注意： a)

7、 方波由 DG 1022 型功率函數(shù)發(fā)生器的“功率輸出”端提供。b) 測量時功率函數(shù)發(fā)生器、示波器和電路應(yīng)“共地”。表 1.3.5項目參 數(shù)電路及波形參 數(shù)電路及波形電路圖從電阻兩端C從電容兩端 R取輸出電壓+ui-R+uo-取輸出電壓+uiC-+uo-圖 1.3.4圖 1.3.5輸入方波f = 400HzUipp = 4VOuit方波f = 400HzUipp = 4VOuit 輸出R = 510WC = 0.22mFR = 1kWC = 0.22mFR = 1kWC = 0.47mFR = 2kWC = 0.33mFR = 1kWC = 33mFR = 10kWC = 0.33mF5.實驗

8、總結(jié)要求（1） 說明在圖 1.3.1 電路中，電阻分別為 10 kW 和 5.6 kW 時，對零輸入響應(yīng)曲線和時間常數(shù)t的影響。（2） 分析 RC 電路在方波激勵下，電路的結(jié)構(gòu)和參數(shù)對輸出波形的影響，并由實驗結(jié)果總結(jié)積分電路、微分電路的條件。（1）改變R的大小主要是改變t值來影響響應(yīng)曲線的，而對初始態(tài)的電壓的影響并不大。當(dāng)電阻由10k減小為5.6k后，t也隨之減小，響應(yīng)時間也減少，表現(xiàn)在曲線上則是曲線斜的率變大。（2）RC越大,Uc越接近輸入波形,Ur越趨于平緩。積分電路: t = RC2T（T為方波的周期）微分電路: t = RC2T（T為方波的周期）6.問題小結(jié) 在本次實驗中，主要是要學(xué)會使用軟件multisim進(jìn)行電路仿真，并分析電路的暫態(tài)過程。實驗整體來說沒有太大的難度，但在操作過程中也有許多需要注意的細(xì)節(jié)，比如，在接入示波器時需要