一階電路的暫態(tài)響應(yīng)

1、一階電路的暫態(tài)響應(yīng) 指導(dǎo)老師：徐峰吉林大學(xué)通信工程學(xué)院 吉林 長(zhǎng)春 130012摘要：輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的微分成正比的電路稱為微分電路，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的積分成正比的電路稱為積分電路。積分和微分電路是利用電容的充電特性實(shí)現(xiàn)的，基本上由一個(gè)電容和一個(gè)電阻組成，積分和微分電路的特性由電阻和電容的特性決定（RC時(shí)間常數(shù)），時(shí)間常數(shù)越大，波形變化所需的時(shí)間越長(zhǎng)。又=RC，再T、C一定時(shí)，我們可以通過(guò)改變R的值，來(lái)得到我們所需要的電路。本次實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變電阻R來(lái)使在微分電路中T/2=5.5，在積分電路中5/2T=，用示波器測(cè)出波形圖，并與用multisim模擬出的波形圖進(jìn)行比較。關(guān)鍵詞:一階RC電路 微

2、分電路 積分電路 時(shí)間常數(shù)Abstract：Output signal and the input signal is proportional to the differential circuit is called a differential circuit, the output signal and the input signal is proportional to the integral of the circuit is called an integrating circuit. Integral and differential circuit using the c

3、apacitor charging characteristics are achieved, basically consists of a capacitor and a resistor, integral and differential characteristics of the circuit by the resistance and capacitance characteristics of the decision (RC time constant), the greater time constant, the waveform change the longer t

4、he time required.And =RC,when the value of C 、T unchanged，we can change the value of R，to get circuit that we want. This experiment by changing the resistor R to make the differential circuit T / 2 = 5.5, the integrator circuit 5/2T = , measured with an oscilloscope waveform, and with the use multis

5、im simulated waveform diagram for comparison.Key words:First-order RC dynamic circuit Differential circuit Integral circuit Time constant 0.引言：微分電路和積分電路是電容器充放電現(xiàn)象的一種應(yīng)用輸出電壓與輸入電壓成微分關(guān)系的電路為微分電路，通常由電容和電阻組成；輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系的電路為積分電路，通常由電阻和電容組成。積分運(yùn)算和微分運(yùn)算互為逆運(yùn)算，在自控系統(tǒng)中，常用積分電路和微分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，廣泛用于計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和電子儀器中。 熟悉積分微分

6、電路，對(duì)我們以后學(xué)習(xí)電路具有很重要的意義。1實(shí)驗(yàn)原理RC微分電路取RC串聯(lián)電路中的電阻兩端為輸出端，并選擇適當(dāng)?shù)碾娐穮?shù)使時(shí)間常數(shù)<<tp（矩形脈沖的脈寬）。由于電容器的充放電進(jìn)行得很快，因此電容器C上的電壓uc(t)接近等于輸入電壓ui(t)，這時(shí)輸出電壓為：上式說(shuō)明，輸出電壓uo(t)近似地與輸入電壓ui(t)成微分關(guān)系，所以這種電路稱微分電路。 RC積分電路如果將RC電路的電容兩端作為輸出端，電路參數(shù)滿足>>tp的條件，則成為積分電路。由于這種電路電容器充放電進(jìn)行得很慢，因此電阻R上的電壓ur(t)近似等于輸入電壓ui(t)，其輸出電壓uo(t)為： 上式表明，輸

7、出電壓uo(t)與輸入電壓ui(t)近似地成積分關(guān)系,所以這種電路稱積分電路。2.實(shí)驗(yàn)儀器 信號(hào)發(fā)生器EE1420型DDS 示波器GDS-1022 電阻箱 電容器3.實(shí)驗(yàn)和結(jié)果1.微分電路電路圖 按上圖電路連接電路圖，原件參數(shù)如下：R=1818.2 C=10000pF f=500Hz Upp=2V 將示波器接在電源兩端，得波形圖：將示波器接在電阻兩端（微分電路的輸出信號(hào)）：將示波器接在電容兩端：（2）積分電路實(shí)驗(yàn)電路圖：按上圖電路連接電路圖，原件參數(shù)如下：R=2500C=0.1F f=1kHz Upp=2V 將示波器接在電源兩端，得波形圖：將示波器接在電容兩端，得波形圖：講示波器接在電阻兩端，

8、得波形圖：4.實(shí)驗(yàn)分析 根據(jù)Multisim模擬的電路圖(1)微分電路電阻兩端電容兩端（2）積分電路電容兩端電阻兩端與實(shí)驗(yàn)做出的波形圖有一定的差距，尤其是微分電路，沒(méi)有達(dá)到T/2=5.5的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，存在著很大的誤差，下面進(jìn)行誤差分析。5.誤差分析原理產(chǎn)生的誤差微分電路的時(shí)常數(shù)為T=RC，若輸入的方波的脈沖遠(yuǎn)小于電路的時(shí)常數(shù)T，則輸出的波形近似方波。當(dāng)方波通過(guò)高通率波器時(shí)，基波及低次諧波分量將受到衰減，從而產(chǎn)生平頂失真；而且RC越小失真越大，即波形越尖；反之波形失真小，波形教平坦。積分電路的時(shí)常數(shù)為T=RC，若輸入的方波脈沖寬遠(yuǎn)大于電路的時(shí)常數(shù)T，則輸出的波形近似方波；若方波的脈沖寬遠(yuǎn)小于電路時(shí)常數(shù)，則輸出的精度大大降低，波形接近三角形。當(dāng)方波通過(guò)低通濾波器時(shí)，高次諧波分量將受到衰減，因而輸出信號(hào)中只有低頻分量，因此輸出波形的前沿變傾斜；而且RC越大，前沿傾斜越大，即波形失真越大；反之波形失真越小，波形較接近方波。實(shí)驗(yàn)器材引起的誤差 本實(shí)驗(yàn)用到的信號(hào)源不屬于精密儀器，其在制造工藝和設(shè)計(jì)原理上可能存在不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。如當(dāng)把信號(hào)源輸出電壓調(diào)至的1.00V時(shí)，表盤上的電壓示數(shù)在0.97V-1.18V之間波動(dòng)。實(shí)驗(yàn)中的電阻箱和電容箱較舊，在取值上存在誤差。導(dǎo)線等器件電阻值的影響。6.結(jié)論本次實(shí)驗(yàn)基本完成了實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，分析了積分電路與微分電路的