《電壓》課件實驗六

實驗六一階電路的應用實例

(一)實驗儀器和器材介紹

(1)SR-071B型雙蹤示波器(詳見實驗四的介紹)。

(2)FD22C型多用信號發(fā)生器(詳見實驗四的介紹)。

(3)固定線路實驗板(詳見實驗五的介紹)。

(二)實驗指導

1.課前預習

(1)復習實驗五的時常數(shù)測量方法。

(2)閱讀本實驗的“實驗原理”部分，了解補償衰減器的用途和原理。了解補償電容C1的大小對衰減器輸出波形的影響。(3)認真分析圖Ⅱ.6-2中過補償、最佳補償和欠補償三種情況下的波形圖。如何在示波器顯示的波形圖上測量R2/(R1+R)值、C1/(C1+C2)值以及時常數(shù)τ值。

2.實驗目的

研究電容補償衰減器。通過實驗，了解一階RC電路的

應用。

3.實驗原理

電容補償衰減器原理線路如圖Ⅱ.6-1所示。這種補償衰減器常用在測量儀器的輸入端，例如，示波器和電子式交流電壓表的輸入端。圖Ⅱ.6-1電容補償衰減器圖中R1和R2組成分壓器，使輸入電壓幅度減小(衰減)。C2是衰減器的負載電容，由于此電容的存在，會使輸出

信號u2產(chǎn)生失真。為此可加上一個補償電容C1，其容量通常是可調(diào)的，只要C1值取得合適，信號u1通過衰減器后產(chǎn)生的輸出u2波形就不會產(chǎn)生失真。對于圖Ⅱ.6-1電路，由基爾霍夫電流定律(KCL)可得即整理得(6-1)若輸入信號為階躍信號Eε(t),則(6-2)由式(6-2)可知：當t→∞時，即衰減器輸出信號的穩(wěn)態(tài)值僅與輸入信號幅度及R1、R2值有關，與電容C1、C2值無關，衰減器的分壓比當t→0+時，即衰減器輸出信號的起始值僅與輸入信號幅度及C1、C2值有關，與電阻R1、R2無關。改變補償電容C1的值，可以得到不同的結(jié)果。

(1)最佳補償。當C1的取值滿足R1C1=R2C2時，因而說明衰減器輸入階躍信號，輸出也為階躍信號，只是幅度減小，屬不失真?zhèn)鬏敗?/p>

(2)過補償。當C1的取值過大，使得因而在實際應用中是不希望出現(xiàn)的，必須減小C1值，以達到最佳補償。

(3)欠補償。當C1的取值過小，使得因而三種補償情況時的階躍響應波形如圖Ⅱ.6-2所示。圖Ⅱ.6-2階躍信號通過衰減器的波形

4.實驗內(nèi)容與步驟

1)最佳補償時階躍響應的觀察

(1)調(diào)節(jié)信號源輸出Up-p=4.0V,f=1.00kHz的方波。

(2)按圖Ⅱ.6-1在過渡過程實驗板上(補償電路2)連線。信號源接至a、b兩點，示波器接至d、b兩點。注意信號源與示波器“共地”。

(3)用示波器觀察并記錄衰減器輸出波形。注意測量輸出電壓幅值。此時電路中R1=R2=10kΩ,C1=C2=1000pF。

2)過補償時階躍響應的觀察

(1)信號與上面相同。

(2)在上面實驗線路的基礎上，用導線將b、c兩點連接。此時C1=1000+4700=5700pF＞C2=1000pF,R1=R2=10kΩ。

(3)用示波器觀察并記錄衰減器輸出波形。要求測量起始值u(0+)和穩(wěn)態(tài)值u(∞)。并測量時常數(shù)τ。

3)欠補償時階躍響應的觀察

(1)信號與上面相同。

(2)在上面實驗線路的基礎上，去掉a、c間的連線，將b、c用導線連起來。此時,C1=1000pF＜C2=1000+4700=5700pF,R1=R2=10kΩ。

(3)用示波器觀察并記錄衰減器輸出波形。要求測量起始值u(0+)和穩(wěn)態(tài)值u(∞)。并測量時常數(shù)τ。

5.討論題

(1)從測量到的波形參數(shù)，如何計算出R1/