RC一阶电路的响应测试试验报告.docx

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RC一阶电路的响应测试试验报告

一、实验目的

1.测定RC—阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。

2.学习电路时间常数的测量方法。

3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。

4.进一步学会用示波器观测波形。

二、原理说明

1.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。

要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。

为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为鑒输入响应的负阶跃激励信号。

只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数T,那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

2.图7-1（b）所示的RC一阶电路的零输入响应和篆状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数t。

3.时间常数T的测定方法：

用示波器测量零输入响应的波形如图7-1（a）所示。

根据一阶微分方程的求解得知uc=ue_lRC=une_t/\当t=T时，Uc（T）=。

此时所对应的时间就等于T。

亦可用零状态响应波形增加到所对应的时间测得，如图13-l（c）所示。

a）零输入响应（b）RC—阶电路（c）零状态响应

图7-1

4.微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。

一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足t=RC«-时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，则该电

2

路就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的徹分成正比。

如图7-2（a）所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

C

—I—

Rc»T/2

_an

T—〜

Rc«T/2

R

（a）徹分电路

（b）积分电路

图7-2

若将图7-2（a）中的R与C位置调换一下，如图13-2（b）所示，由C两端的电压作为响

T

应辙出，且当电路的参数满足t=RC»-,则该RC电路称为积分电路。

因为此时电路的输2

出信号电压与输入信号电压的积分成正比。

利用积分电路可以将方波转变成三角波。

从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。

三、实验设备

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

函数信号发生器

1

DG03

2

双踪示波器

1

自备

3

动态电路实验板

1

DG07

4.实验内容

实验线路板的器件组件，如图7-3所示，请认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。

1.从电路板上选R=10KQ,C=6800pF组成如图13-1（b）所示的RC充放电电路。

山为脉冲信号发生器输出的Un=3V,f=lKHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源山和响应山的信号分别连至示波器的两个输入口Y.,和百。

这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数t,并用方格纸按1：

1的比例描绘波形。

少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。

R=10KQ,C=6800pF时，激励与响应的变化规律:

（积分电路）

（图a变化规律）

电容先充电，为零状态响应。

后放电，为零输入响应

时间常数t=X10_5s

电阻R不变，减少电容C至3000pF,响应的图像变陡，如下图（b）

（图b）

电阻R不变，增大电容C至8000pF,响应的图像变平缓，如下图（c）

（图c）

电容C不变，电阻R减小至5KQ,响应的曲线变陡峭，如下图（d）

（图d）

电容C不变，电阻R增大至20KQ,响应的曲线变平缓，如下图

（e）

（图e）

2.令R=10KQ,C=uF,观察并描绘响应的波形，继续增大C之值，定性地观察对响应的影响。

令R=10KQ,C=uF,激励与响应的变化规律：

R=10KQ不变，C=pF,继续增大C值，响应曲线变平缓，当电容C大到一定值时候，响应曲线变成直线（如下图）

3.令C=uF,R=100Q,组成

如图7-2（a）所示的徽分电路。

在同样的方波激励信号（Um=3V,f=lKllz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。

令C=uF,R=100Q

［励与响应的变化规律如下:

（微分电路）

（激励与响应的变化规律）

増减R之值，定性地观察对响应的影响,并作记录。

当R增至1MQ时，输入输出波形有何本质上的区别

当C=uF不变时，增大R值至200Q,响应曲线变化不明显，如下图:

当C=uF不变时，减小R值至20Q,响应曲线变化不明显。

R增至1MQ时，激励与响应的变化规律如下图：

输入波形为方波信号，输出波形接近方波信号。

五、实验注意事项

1.调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、

过猛。

实验前，需熟读双踪示波器的使用说明

书。

观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮图7-3动态电路、选频电路实验板的操作与调节。

2.信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地），以防外界干扰而影响测量的准确性。

3.示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。

六、预习思考题

1.什么样的电信号可作为RC—阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励源

2.已知RC—阶电路R=10KQ,C=uF,试计算时间常数t,并根据t值的物理意义,拟定测疑T的方案。

3.何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件它们在方波序列脉冲的激励下,其输出信号波形的变化规律如何这两种电路有何功用

4.预习要求：

熟读仪器使用说明，回答上述问題，准备方格纸。

七、实验报告

1.根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时U（的变化曲线，由曲线测得t值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。

2.根据实验观测结果，归纳.总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。

3•心得体会及其他。