實(shí)驗(yàn)報(bào)告RC一階電路的響應(yīng)測試

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告祝金華PB實(shí)驗(yàn)題目：RC一階電路的響應(yīng)測試實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng).2. 學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測量方法.3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念.4. 進(jìn)一步學(xué)會用示波器觀測波形.實(shí)驗(yàn)原理1 .動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過渡過程是十分短暫的單次變化過程.要用普通示波器觀察過渡過程和測量有關(guān)的參數(shù),就必須使這種單次變化的過程重復(fù)出現(xiàn).為此,我們利用信號發(fā)生器輸出的方波來模擬階躍鼓勵(lì)信號,即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍鼓勵(lì)信號；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍鼓勵(lì)信號.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的鼓勵(lì)下

2、,它的響應(yīng)就和直流電接通與斷開的過渡過程是根本相同的.2 .圖1(b)所示的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,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)的測定方法：用示波器測量零輸入響應(yīng)的波形如圖1(a)所示根據(jù)一階微分方程的求解得知uc=Ue"RC=Ue".當(dāng)t=p時(shí),Uc(r)=0此時(shí)所對應(yīng)的時(shí)間就等于亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到Um所對應(yīng)的時(shí)間測得,如圖1(c)所示.(a)零輸入響應(yīng)(b)RC一階電路(c)零狀態(tài)響應(yīng)圖14 .微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的電路,它對電路元件參數(shù)和輸入信號的周期有著特定的要求.一個(gè)簡單的RC串聯(lián)

3、電路,在方波序列脈沖的重復(fù)鼓勵(lì)下,當(dāng)滿足p=RC<工時(shí)(T為方波脈沖的重復(fù)周期),且由R兩端的電壓作為響應(yīng)輸2出,這就是一個(gè)微分電路.由于此時(shí)電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的微分成正比.如圖2(a)所示.利用微分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖.(a)微分電路(b)積分電路圖2假設(shè)將圖2(a)中的R與C位置調(diào)換一下,如圖2(b)所示,由C兩端的電壓作為響應(yīng)輸出.當(dāng)電路的參數(shù)滿足RC>>T條件時(shí),即稱為積分電路.由于此時(shí)電路的輸出信號電2壓與輸入信號電壓的積分成正比.利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成三角波.實(shí)驗(yàn)設(shè)備脈沖信號發(fā)生器,雙蹤示波器,動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板預(yù)習(xí)思考題1 .什么樣的電信號

4、可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的鼓勵(lì)信號？方波輸出的上升沿可以作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍鼓勵(lì)信號,方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍鼓勵(lì)信號；正弦信號可以作為完全響應(yīng)的鼓勵(lì)信號.2 .RC一階電路R=10KQ,C=fF,試計(jì)算時(shí)間常數(shù)p,并根據(jù)p值的物理意義,擬定測量p的方案.弋=RC=10<103X01X10-6=1O3s3 .何謂積分電路和微分電路,它們必須具備什么條件？它們在方波序列脈沖的鼓勵(lì)下,其輸出信號波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何作用?實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路板米用HE-14實(shí)驗(yàn)掛箱的“一階、二階動(dòng)態(tài)電路,如圖3鵬,請認(rèn)清RC元件的布微分電路積分電路性質(zhì)輸出信號與

5、輸入信號的微分成正比的電路輸出信號與輸入信號的積分成正比的電路條件一個(gè)簡單的RC串聯(lián)電路,在方波序列脈沖的重復(fù)鼓勵(lì)下,當(dāng)電路的參數(shù)p=FC<<T/2,取R兩端電壓作為響應(yīng)輸出,即為微分電路一個(gè)簡單的RC串聯(lián)電路,在方波序列脈沖的重復(fù)鼓勵(lì)下,當(dāng)電路的參數(shù)p=RC>>T/2取C兩端電壓作為響應(yīng)輸出,即為積分電路變化規(guī)律將方波變成尖脈沖將方波轉(zhuǎn)成三角波功用波形變換、放大電路失調(diào)電壓的消除、反應(yīng)限制中得積分補(bǔ)償?shù)戎饕糜诿}沖電路、模擬計(jì)算機(jī)和測量儀器中局及其標(biāo)稱值,各開關(guān)的通斷位置等等.1.從電路板上選R=10kQ,C=pF組成如圖2(b)所示的RC充放電電路.u為信號發(fā)生器輸

6、出的LUp=3V、f=1KHz的方波電壓信號,并通過兩根同軸電纜線,將鼓勵(lì)源u和響應(yīng)Uc的信號分別連至示波器的兩個(gè)輸入口Ya和Ybo這時(shí)可在示波器的屏幕上觀察到鼓勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律.改變電容值為1000pF、6800pF、fF,定性地觀察對響應(yīng)的影響,記錄觀察到的現(xiàn)象.2.R=100Q,C-pF組成如圖2(a)所示的微分電路.在同牛羊的方波鼓勵(lì)信號(LP-p=3V,f=1KHZ作用下,觀測并描繪鼓勵(lì)與響應(yīng)的波形.繼續(xù)改變R值為1kQ,10kQ,1MQ,定性地觀察對響應(yīng)的影響.圖3實(shí)驗(yàn)結(jié)果微分電路：R=100QC=nF此圖為輸出電壓：此圖為輸入電壓：R=1kQC=fFR=10kQC-FR=10k

7、QC=6800pFR=10kQC=1000pFR=10kQ結(jié)果分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果,歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件,說明波形變換的特征.微分電路形成條件：一個(gè)簡單的RC串聯(lián)電路,在方波序列脈沖的重復(fù)鼓勵(lì)下,當(dāng)電路的參數(shù)p=FC<<T/2,取R兩端電壓作為響應(yīng)輸出,即為微分電路積分電路形成條件：一個(gè)簡單的RC串聯(lián)電路,在方波序列脈沖的重復(fù)鼓勵(lì)下,當(dāng)電路的參數(shù)p=RC>>T/2取C兩端電壓作為響應(yīng)輸出,即為積分電路通過實(shí)驗(yàn)可知,RC電路中,當(dāng)具備一定的條件時(shí),可以改變電路中的輸入波形.并且,在輸入波形頻率不變的前提下,R值或C值越小,輸出波形三角波、脈沖越鋒利.相反的,R值或C值越大,輸出波形三角波、脈沖越平坦心得體會及其它.1 .雙波示波器的使用,在一個(gè)波形非常鋒