《電壓》課件實(shí)驗(yàn)六

實(shí)驗(yàn)六一階電路的應(yīng)用實(shí)例

(一)實(shí)驗(yàn)儀器和器材介紹

(1)SR-071B型雙蹤示波器(詳見(jiàn)實(shí)驗(yàn)四的介紹)。

(2)FD22C型多用信號(hào)發(fā)生器(詳見(jiàn)實(shí)驗(yàn)四的介紹)。

(3)固定線路實(shí)驗(yàn)板(詳見(jiàn)實(shí)驗(yàn)五的介紹)。

(二)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1.課前預(yù)習(xí)

(1)復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)五的時(shí)常數(shù)測(cè)量方法。

(2)閱讀本實(shí)驗(yàn)的“實(shí)驗(yàn)原理”部分，了解補(bǔ)償衰減器的用途和原理。了解補(bǔ)償電容C1的大小對(duì)衰減器輸出波形的影響。(3)認(rèn)真分析圖Ⅱ.6-2中過(guò)補(bǔ)償、最佳補(bǔ)償和欠補(bǔ)償三種情況下的波形圖。如何在示波器顯示的波形圖上測(cè)量R2/(R1+R)值、C1/(C1+C2)值以及時(shí)常數(shù)τ值。

2.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

研究電容補(bǔ)償衰減器。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解一階RC電路的

應(yīng)用。

3.實(shí)驗(yàn)原理

電容補(bǔ)償衰減器原理線路如圖Ⅱ.6-1所示。這種補(bǔ)償衰減器常用在測(cè)量?jī)x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(bǔ)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(fù)載電容，由于此電容的存在，會(huì)使輸出

信號(hào)u2產(chǎn)生失真。為此可加上一個(gè)補(bǔ)償電容C1，其容量通常是可調(diào)的，只要C1值取得合適，信號(hào)u1通過(guò)衰減器后產(chǎn)生的輸出u2波形就不會(huì)產(chǎn)生失真。對(duì)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(hào)為階躍信號(hào)Eε(t),則(6-2)由式(6-2)可知：當(dāng)t→∞時(shí)，即衰減器輸出信號(hào)的穩(wěn)態(tài)值僅與輸入信號(hào)幅度及R1、R2值有關(guān)，與電容C1、C2值無(wú)關(guān)，衰減器的分壓比當(dāng)t→0+時(shí)，即衰減器輸出信號(hào)的起始值僅與輸入信號(hào)幅度及C1、C2值有關(guān)，與電阻R1、R2無(wú)關(guān)。改變補(bǔ)償電容C1的值，可以得到不同的結(jié)果。

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

(2)過(guò)補(bǔ)償。當(dāng)C1的取值過(guò)大，使得因而在實(shí)際應(yīng)用中是不希望出現(xiàn)的，必須減小C1值，以達(dá)到最佳補(bǔ)償。

(3)欠補(bǔ)償。當(dāng)C1的取值過(guò)小，使得因而三種補(bǔ)償情況時(shí)的階躍響應(yīng)波形如圖Ⅱ.6-2所示。圖Ⅱ.6-2階躍信號(hào)通過(guò)衰減器的波形

4.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟

1)最佳補(bǔ)償時(shí)階躍響應(yīng)的觀察

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

(2)按圖Ⅱ.6-1在過(guò)渡過(guò)程實(shí)驗(yàn)板上(補(bǔ)償電路2)連線。信號(hào)源接至a、b兩點(diǎn)，示波器接至d、b兩點(diǎn)。注意信號(hào)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(cè)量輸出電壓幅值。此時(shí)電路中R1=R2=10kΩ,C1=C2=1000pF。

2)過(guò)補(bǔ)償時(shí)階躍響應(yīng)的觀察

(1)信號(hào)與上面相同。

(2)在上面實(shí)驗(yàn)線路的基礎(chǔ)上，用導(dǎo)線將b、c兩點(diǎn)連接。此時(shí)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(cè)量起始值u(0+)和穩(wěn)態(tài)值u(∞)。并測(cè)量時(shí)常數(shù)τ。

3)欠補(bǔ)償時(shí)階躍響應(yīng)的觀察

(1)信號(hào)與上面相同。

(2)在上面實(shí)驗(yàn)線路的基礎(chǔ)上，去掉a、c間的連線，將b、c用導(dǎo)線連起來(lái)。此時(shí),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(cè)量起始值u(0+)和穩(wěn)態(tài)值u(∞)。并測(cè)量時(shí)常數(shù)τ。

5.討論題

(1)從測(cè)量到的波形參數(shù)，如何計(jì)算出R1/