RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測(cè)定RC階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)。2. 學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。4. 進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀測(cè)波形。二、原理說(shuō)明1. 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程。要用普通示波器觀察過(guò)渡過(guò)程和 測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，就必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號(hào)發(fā)生器輸出 的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)； 利用方波的下降沿作為鑒輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)。只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路 的時(shí)間常數(shù)T,那么電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下，它的響應(yīng)就和直流電接通與 斷開(kāi)

2、的過(guò)渡過(guò)程是基本相同的。2. 圖7-1 （b）所示的RC 一階電路的零輸入響應(yīng)和篆狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和 增長(zhǎng)，其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)t。3. 時(shí)間常數(shù)T的測(cè)定方法：用示波器測(cè)量零輸入響應(yīng)的波形如圖7- 1（a）所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知uc=ue_l RC=une_t/當(dāng)t=T時(shí)，Uc（T）=。此時(shí)所 對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于T。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，如圖13-l（c）所示。a）零輸入響應(yīng)（b） RC 階電路（c）零狀態(tài)響應(yīng)圖7-14. 微分電路和積分電路是RC 一階電路中較典型的電路，它對(duì)電路元件參數(shù)和輸入信 號(hào)的周期有著特定的要求。一個(gè)簡(jiǎn)單的RC串聯(lián)電

3、路，在方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng) 滿足t=RC-時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期），且由R兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，則該電2路就是一個(gè)微分電路。因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的徹分成正比。如圖 7-2 （a）所示。利用微分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。CIRcT/2_anT RcT/2R(a)徹分電路(b)積分電路圖7-2若將圖7-2(a)中的R與C位置調(diào)換一下，如圖13-2(b)所示，由C兩端的電壓作為響 T應(yīng)轍出，且當(dāng)電路的參數(shù)滿足t=RC-,則該RC電路稱為積分電路。因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸 2出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成三角波。從輸入輸出波形來(lái)看，上述兩

4、個(gè)電路均起著波形變換的作用，請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程仔細(xì)觀察與 記錄。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1DG032雙蹤示波器1自備3動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板1DG07四. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路板的器件組件，如圖7-3所示，請(qǐng)認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開(kāi)關(guān) 的通斷位置等。1. 從電路板上選R=10KQ, C=6800pF組成如圖13-1(b)所示的RC充放電電路。山 為脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的Un=3V, f=lKHz的方波電壓信號(hào)，并通過(guò)兩根同軸電纜線，將激 勵(lì)源山和響應(yīng)山的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)輸入口 Y.,和百。這時(shí)可在示波器的屏幕上觀 察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，請(qǐng)測(cè)算出時(shí)間常數(shù)t,并用

5、方格紙按1：1的比例描繪波形。少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。R=10KQ, C=6800pF時(shí)，激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律:（積分電路）（圖a變化規(guī)律）電容先充電，為零狀態(tài)響應(yīng)。后放電，為零輸入響應(yīng)時(shí)間常數(shù)t=X10_5s電阻R不變，減少電容C至3000pF,響應(yīng)的圖像變陡，如下圖(b)(圖b)電阻R不變，增大電容C至8000pF,響應(yīng)的圖像變平緩，如下圖(c)（圖c）電容C不變，電阻R減小至5KQ,響應(yīng)的曲線變陡峭，如下圖（d）(圖d)電容C不變，電阻R增大至20KQ,響應(yīng)的曲線變平緩，如下圖(e)（圖e）2. 令R=10KQ, C=uF,觀察并描繪響應(yīng)的波形

6、，繼續(xù)增大C之值，定性地觀察對(duì)響 應(yīng)的影響。令R=10KQ, C=uF,激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律：R=10KQ不變，C=pF,繼續(xù)增大C值，響應(yīng)曲線變 平緩，當(dāng)電容C大到一定值時(shí)候，響應(yīng)曲線變成直 線 （如 下 圖）令 C=uF,R=100Q勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律如下:3. 令 C=uF, R = 100Q,組成如圖7-2(a)所示的徽分電路。在同樣的方 波激勵(lì)信號(hào)(Um=3V, f=lKllz)作用下， 觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。一 d.書(shū) - 0 二？ 040-十（微分電路）（激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律）増減R之值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響, 并作記錄。當(dāng)R增至1MQ時(shí)，輸入輸出波 形有何本質(zhì)上的區(qū)別當(dāng)

7、C=uF不變時(shí)，增大R值至200Q,響應(yīng)曲線變化不明顯，如下圖:當(dāng)C=uF不變時(shí)，減小R值至20Q,響應(yīng)曲線變化不明顯。R增至1MQ時(shí)，激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律如下圖：輸入波形為方波信號(hào)，輸出波形接近方波信號(hào)。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時(shí)，動(dòng)作不要過(guò)快、過(guò)猛。實(shí)驗(yàn)前，需熟讀雙蹤示波器的使用說(shuō)明書(shū)。觀察雙蹤時(shí)，要特別注意相應(yīng)開(kāi)關(guān)、旋鈕 圖7-3動(dòng)態(tài)電路、選頻電路實(shí)驗(yàn)板 的操作與調(diào)節(jié)。2. 信號(hào)源的接地端與示波器的接地端要連在一起（稱共地），以防外界干擾而影響測(cè) 量的準(zhǔn)確性。3. 示波器的輝度不應(yīng)過(guò)亮，尤其是光點(diǎn)長(zhǎng)期停留在熒光屏上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將輝度調(diào)暗， 以延長(zhǎng)示波管的使用壽命。六、預(yù)習(xí)思考題1. 什么樣的電信號(hào)可作為RC 階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)源2. 已知RC 階電路R = 10KQ, C=uF,試計(jì)算時(shí)間常數(shù)t,并根據(jù)t值的物理意義, 擬定測(cè)疑T的方案。3. 何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件它們?cè)诜讲ㄐ蛄忻}沖的激勵(lì)下, 其輸出信號(hào)波形的變化規(guī)律如何這兩種電路有何功用4. 預(yù)習(xí)要求：熟讀儀器使用說(shuō)明，回答上述問(wèn)題，準(zhǔn)備方格紙。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1