電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告RC一階電路的暫態(tài)響應(yīng)20170221

1、裝訂線電路與模電實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)題目：RC一階電路的暫態(tài)響應(yīng)姓名： 學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：指導(dǎo)老師： 班級(jí)：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.測(cè)定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。2.學(xué)習(xí)時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。3.掌握有關(guān)微分電路、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、實(shí)驗(yàn)原理 1. 動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程，對(duì)時(shí)間常數(shù)較大的電路，可用慢掃描長(zhǎng)余輝示波器觀察光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡。如果用一般的雙蹤示波器觀察過(guò)渡過(guò)程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。為此，可利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即令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)；方波下降

2、沿作為零輸入響應(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)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)和直流接通與斷開(kāi)的過(guò)渡過(guò)程是基本相同的。2. RC 一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(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)3. 時(shí)間常數(shù)的測(cè)定方法:用示波器測(cè)得零狀態(tài)響應(yīng)的波形如圖61所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知當(dāng)零狀態(tài)響應(yīng)波形增長(zhǎng)到0.632E所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于。裝訂線 圖61 RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)亦可用零輸入響應(yīng)波形所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，如右下圖所示。圖62 RC電路的零輸入響應(yīng)當(dāng)t時(shí)，Uc()0.368E，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于。1. 微分電路

3、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)電路，在方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng)滿足條件時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期），且由R端作為響應(yīng)輸出（如圖63所示），則該電路就成了一個(gè)微分電路，因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓基本與輸入信號(hào)電壓的微分成正比。利用微分電路可將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。裝訂線圖63 RC微分電路若將R與C位置調(diào)換一下，即由 C端作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路參數(shù)的選擇滿足條件時(shí)，如圖6-4所示即稱為積分電路。因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓基本與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。利用積分電路可將方波轉(zhuǎn)變成三角波。從輸出波形來(lái)看，上述兩個(gè)電路均起

4、著波形變換的作用，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程須仔細(xì)觀察與記錄。圖64 RC積分電路三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)設(shè)備提供的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有很多開(kāi)關(guān)。請(qǐng)仔細(xì)看清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開(kāi)關(guān)的通斷位置等等，配置好所需的實(shí)驗(yàn)條件。1 .積分實(shí)驗(yàn)電路1 ）選擇動(dòng)態(tài)電路板上的R、C元件，令R10K，C0.01f組成如圖63所示的RC充放電電路，Ui為脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出Um4V，f1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過(guò)兩根同軸電纜線，將激勵(lì)源Ui和響應(yīng)UC的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)輸入口YA和YB，調(diào)節(jié)示波器使屏幕上觀察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，測(cè)算出時(shí)間常數(shù)，并用方格紙描繪波形。裝訂線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

5、，記錄觀察到的現(xiàn)象。2） 令R10K，C0.1f，觀察并描繪響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大C 之值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響。（是否有積分的效果？）3） 令R10K，C6800pf，觀察并描繪響應(yīng)的波形，減小C 的值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響。（是否有積分的效果？）裝訂線2 微分實(shí)驗(yàn)電路1）通過(guò)開(kāi)關(guān)切換改變電路板上的R、C元件參數(shù)，令C0.01f，R1K,將激勵(lì)源Ui和響應(yīng)UR的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)輸入口YA和YB，即組成如圖62所示的RC充放電電路。在同樣的方波激勵(lì)信號(hào)(Um4V，f1KHz)作用下，觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。2） 保持C不變，令R100，使其滿足微分電路的時(shí)間常數(shù)要求，觀察并記錄相應(yīng)波形。（是否有微分的效果？）4） 加大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1M時(shí)，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？裝訂線四、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數(shù)控智能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1實(shí)驗(yàn)臺(tái)自配2雙蹤示波器GOS-60211另備3動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板圖62，631DGJ-03五、注意事項(xiàng)1. 調(diào)節(jié)電子儀表各旋鈕時(shí)，動(dòng)作不要過(guò)猛。實(shí)驗(yàn)前，需熟悉雙蹤示波儀的使用方法，特別是觀察雙蹤時(shí)，要特別注意哪些開(kāi)關(guān)、旋鈕的操作與調(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（