實(shí)驗(yàn)十RC階電路的響應(yīng)測(cè)試

1、1. 實(shí)驗(yàn)十RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯縍C一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)的規(guī)律和特點(diǎn)。2. 學(xué)習(xí)一階電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法，了解電路參數(shù)對(duì)時(shí)間常數(shù)的影響。3. 掌握微分電路和積分電路的基本概念。Us。+CTUcc圖121圖122圖12-3圖12-51.RC一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)RC一階電路如圖121所示，開關(guān)S在,1酒位置，uc=0,處于零狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)S合向,2酒位置時(shí)，電源通過R向電容C充電，uc(t)稱為零狀態(tài)響應(yīng)，t-Uc=Us-Use變化曲線如圖122所示，當(dāng)uc上升到0.632Us所需要的時(shí)間稱為時(shí)間常數(shù)T,t=RCo2. RC一階電路的零輸入響應(yīng)在圖121中，開

2、關(guān)S在,2并勺位置電路穩(wěn)定后，再合向，1?勺位置時(shí)，電容C通過R放電，uC(t)稱為零輸入響應(yīng)，t-uc=USeus圖12-1電路的上述暫態(tài)過程很難觀察，為了用普通示波器觀察電路的暫態(tài)過程，需采用圖124所示的周期性方波us作為電路的激勵(lì)信號(hào)，方波信號(hào)的周期為T,只要滿足T芝5n便可在示波器的熒光屏上形成穩(wěn)定的響應(yīng)波形。2電阻R、電容C串聯(lián)與方波發(fā)生器的輸出端連接，用雙蹤示波器觀察電容電壓uc,便可觀察到穩(wěn)定的指數(shù)曲線，如圖125所示，在熒光屏上測(cè)得電容電壓最大值UCm=a(cm),取b=0.632cm）與指數(shù)曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)間t軸的x點(diǎn)，則根據(jù)時(shí)間t軸比例尺（掃描時(shí)間_L），該電路的時(shí)間常數(shù)c

3、m4.微分電路和積分電路在方波信號(hào)Us作用在電阻間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于方波周期Tt.=x(cm)cmR、電容C串聯(lián)電路中，當(dāng)滿足電路時(shí)U的條件時(shí)，電阻兩端（輸出）的電壓ur與Ur:-RC業(yè)，該電路稱為微分電路。dt當(dāng)滿足電路時(shí)間常數(shù)T遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于方波周期T的條件時(shí)，電容C兩端（輸出）1，、，Wsdt,該電路稱為RC方波輸入信號(hào)US呈微分關(guān)系,的電壓UC與方波輸入信號(hào)Us呈積分關(guān)系,uc積分電路。微分電路和積分電路的輸出、輸入關(guān)系如圖126(a)、（b）所示。(a)b)t0I2圖1260Ur三.實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 雙蹤示波器；2.信號(hào)源（方波輸出）圖1273. MEEL03組件。四. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路如圖127所

4、示，圖中電阻R、電容C從MEEL03組件上選?。ㄕ?qǐng)看懂線路板的走線，認(rèn)清激勵(lì)與響應(yīng)端口所在的位置；認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開關(guān)的通斷位置等），用雙蹤示波器觀察電路激勵(lì)（方波）信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)。us為方波輸出信號(hào)，將信號(hào)源的波形選擇”開關(guān)置方波信號(hào)位置上，將信號(hào)源的信號(hào)輸出端與示波器探頭連接，接通信號(hào)源電源，調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率旋鈕（包括頻段選擇開關(guān)、頻率粗調(diào)和頻率細(xì)調(diào)旋鈕），使輸出信號(hào)的頻率為1kHZ（由頻率計(jì)讀出），調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅值調(diào)節(jié)”旋鈕,使方波的峰一峰值Vpp=2V,固定信號(hào)源的頻率和幅值不變。1.RC一階電路的充、放電過程（1）測(cè)量時(shí)間常數(shù)t令R=10kQ,C=0.01F,用示

5、波器觀察激勵(lì)us與響應(yīng)uc的變化規(guī)律，測(cè)量并記錄時(shí)間常數(shù)u（2）觀察時(shí)間常數(shù)c（即電路參數(shù)R、C）對(duì)暫態(tài)過程的影響：令R=10kQ,C=0.01F,觀察并描繪響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大C（取0.01心0.1或增大R（取10kQ、30kQ）,定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響。2. 微分電路和積分電路（1）積分電路：令R=100kQ,C=0.01訐，用示波器觀察激勵(lì)us與響應(yīng)uc的變化規(guī)律。（2）微分電路：將實(shí)驗(yàn)電路中的R、C元件位置互換，令R=100Q,C=0.01訐，用示波器觀察激勵(lì)us與響應(yīng)ur的變化規(guī)律。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)作不要過猛。實(shí)驗(yàn)前，尚需熟讀雙蹤示波器的使用說明，特別

6、是觀察雙蹤時(shí)，要特別注意開關(guān)，旋鈕的操作與調(diào)節(jié)以及示波器探頭的地線不允許同時(shí)接不同電勢(shì)。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)過亮，尤其是光點(diǎn)長期停留在熒光屏上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長示波管的使用壽命。六、預(yù)習(xí)與思考題1. 用示波器觀察RC一階電路零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)時(shí)，為什么激勵(lì)必須是方波信號(hào)？2. 已知RC一階電路的R=10kQ,C=0.01，試計(jì)算時(shí)間常數(shù)弓并根據(jù)c值的物理意義，擬定測(cè)量c的方案。3. 在RC一階電路中，當(dāng)R、C的大小變化時(shí)，對(duì)電路的響應(yīng)有何影響？4.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?lì)下，其輸出信號(hào)波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功能？七. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 .根據(jù)實(shí)驗(yàn)1(1)觀測(cè)結(jié)果，繪出RC一階電路充、放