一階RC電路的暫態(tài)響應實驗報告

1、學生序號課程名稱：電路與模擬電子技術實驗指導老師:張冶沁成績：實驗名稱：一階RC電路的暫態(tài)響應實驗類型:電路實驗同組學生姓名：一、實驗目的和要求必填二、實驗內容和原理必填三、主要儀器設備必填四、操作方法和實驗步驟五、實驗數據記錄和處理六、實驗結果與分析必填七、討論、心得、實驗目的和要求1、熟悉一階RC電路的零狀態(tài)響應、零輸入響應和全響應.2、研究一階電路在階躍鼓勵和方波鼓勵情況下,響應的根本規(guī)律和特點.3、掌握積分電路和微分電路的根本概念.4、研究一階動態(tài)電路階躍響應和沖激響應的關系5、從響應曲線中求出RC電路時間常數t.二、實驗內容和原理1、零輸入響應：指輸入為零,初始狀態(tài)不為零所引起的電路

2、響應.2、零狀態(tài)響應：指初始狀態(tài)為零,而輸入不為零所產生的電路響應.3、完全響應：指輸入與初始狀態(tài)均不為零時所產生的電路響應.三、主要儀器設備1、信號源2、DG08動態(tài)實驗單元3、示波器四、操作方法和實驗步驟1、利用Multisim軟件仿真,了解電路參數和響應波形之間的關系,并通過虛擬示波器的調節(jié)熟悉時域測量的根本操作.2、實際操作實驗.積分電路和微分電路的電路接法如下,其中電壓源使用方波：五、實驗數據記錄和處理任務1:軟件仿真1 .RC電路零輸入響應、零狀態(tài)響應仿真及時間常數確實定上圖是零輸入響應電容的放電曲線,取第一個參考點為峰值點(4.369s,5V),計算得第二個參考點電壓應為5X0.

3、368=1.84V,調整黃色測量線至曲線上最接近的對應點,得橫坐標4.421s,由圖得t=51.613ms上圖是零狀態(tài)響應電容的充電曲線,任取第一個參考點為(5.186s,1.007V),計算得第二個參考點電壓應為1.007+0.632X(5-1.007)=3.580V,調整黃色測量線至曲線上最接近的對應點得橫坐標5.237s,由圖得t=50.806ms2 .方波電路零輸入響應、零狀態(tài)響應仿真及時間常數確實定由于操作讀數方法和上面一樣,以下仿真中均已調整好兩條測量線的位置,因此虛擬儀外表板上顯示的T2-T1直接可作為仿真測量的時間常數值,下面不再一一表達讀數過程.10Q/MSClKey-A時間

4、常數為.：itF-ondvUMOV-lOiflO©vFourchanneloscilloscope-Xht.1ci4fnrRevirstTme253.0jifims2J.D4Lms25.037wChannel_BCwnwICChBrw>Bl_O10.000_Lb弼V時間常數為0.1.：時間常數為0.5.：T1*T2>TR<v/h物,r生SiVfiGMD12T1FourchanneloscilloscopeXSC1J2KH1CharmeU'IDrOOQVQrDOTy-10,000VOionnelK10r00V0.M0Vio.wav60nMGhwriCChann

5、tlHOMOV工1476.054VFourchanneloscilloscope-XSCI-M&v一R1：.：no,if帆wT1TN.總T2-TIChanneljCchanneLDTHm.5i6f11.322rr.s5M>UIZTime96,016ms9®-065ms48.601U3channel_0吼ggV3.655V4J13VTL+T2-T1時間常數為2.：時間常數為10.無法用本實驗方法從面板測得時間常數Fourchanneloscilloscope-XSC!11Q43<nw110434eeO-MOaCi*nnei_DCharwwLAO.DWVOrOOOVo

6、.ooov<-255V4,259V0.000V微分電路輸入、輸出波形比擬:積分電路輸入、輸出波形比擬:Fourchannel05cilloscope-XSC13.同時觀測階躍和沖激響應電路的仿真fourchanneloscilloscope?XSC1TiffMdWMlAClkanMi&ChanelC力M4JKSV&3mV2.Ws4.A6578G而15mV0.0004DOOaV»mv任務2:實際操作實驗1 .實驗電路根據右圖接線：調整示波器參數,暫停畫面,使得在一個屏幕內同時顯示出零狀態(tài)響應左局部和零輸入響應右局部曲線如下：國吟3mI,1.2s兩圖測量結果相同圖中

7、已調整好兩條測量線的位置,因此直接讀出時間常數2 .按下列圖接線,并按此配置電路元件參數：icr°kj%“/?n股的R=lkQC=0JgFK=lkQC=lgF微分電路積分電路為便于比擬,信號源電壓U尸3V,頻率/MOOOHe,即保持不變.積分電路/300Hz在示波器上觀察比擬輸入、輸出波形得：左為微分電路,右為積分電路Rll.'JLTU1-P0UWaBJ.itoO-Tun+1.W6M.網靦3.按右圖接線,并利用示波器同時觀察RC電路的階躍響應和沖激響應如下:六、實驗結果與分析仿真局部由于是理想儀器,具有較高精度,故不作誤差分析.實際操作中,零狀態(tài)響應和零輸入響應測得°

8、;=1.2s,理論值t0=RC=100OX1X10-3=1s,兩者比擬接近,造成誤差的原因主要是示波器測量功能的分度有限,測量線無法連續(xù)移動,只能取到離散的測量點,并未準確滿足兩個測量點的理論數量關系.微分電路和積分電路的觀測結果說明：當方波信號的周期T大于電路的時間常數.時,電容充分充、放電速度快于方波變化的速度,因此能夠實現方波到窄脈沖信號的轉變,而且當.比T小越多時,脈沖信號寬度越窄,形成了微分電路；當方波信號的周期T小于電路的時間常數.時,電容在方波信號的一個周期內無法完成充分的充、放電,因此能實現方波到三角波的轉變,而且.比T大越多時,三角波線性越好,形成了積分電路.上面3中的圖片可以觀察到,CH1較窄波形的是沖激響應曲線,CH2較寬波形是階躍響應曲線,沖激響應的波形更接近于脈沖信號,階躍響應的波形更接近于方波信號.七、討論、心得本次實驗很大局部在仿真軟件中完成,而事先進行仿真,讓我能在試驗中更快地確定電路或示波器的各種參數應該如何調整,否那么參數過多,很難逐一調整適宜.通過觀察各種電路結構的響應波形,我加深了對一階RC電路對不同頻率、不同類型信號的響應特性,也從直觀上了解了微分電路和積分電路的工作原理和在不同參數下的實際工作情況.在實際操作中,為了在示波