rc一阶电路地响应测试实验内容.doc

实验五RC一阶电路的响应测试一、、零状态响应及全响应。。。。二、。若将此电压ui加在RC串联电路上(),则会产生一系列的电容连续充电和放电的动态过程,在ui的上升沿为电容的充电过程,而在ui的下降沿为电容的放电过程。它们与矩形脉冲电压ui的脉冲宽度tw及RC串联电路的时间常数τ有十分密切的关系。当tw不变时,适当选取不同的参数,改变时间常数τ,会使电路特性发生质的变化。。电路的微分方程为:RCduCdt+uC=Um,其解为uCt=Um1-e-tτ(t≥0),式中,τ=RC为该电路的时间常数。,由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。电路达到稳态后,电容器经R放电,此时的电路响应为零输入响应。电路的微分方程为:RCduCdt+uC=0,其解为uCt=Ume-tτ。RC一阶电路的零输入响应和零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τ。:在已知电路参数的条件下,时间常数可以直接由公式计算得出,τ=RC。方法二:对充电曲线(零状态响应),电容的端电压达到最大值的1-1e()倍时所需要的时间即是时间常数τ。(a)所示,用示波器观测响应波形,,计算出电路的时间常数:τ=扫描时间×OP其中,扫描时间是示波器上X轴扫描速度开关“t/div”的大小。OP是X轴上O、P两点之间占有的格数。而对放电曲线(零输入响应),时间常数是电容的端电压下降到初值的1e,,(b)所示。(a)零状态响应(b):利用时间常数的几何意义求解。,取电容电压uc的曲线上任意一点A,通过A点作切线AC,则图中的次切距BC=ABtanα=uCt-duCdtt=t0=U0e-t0τ1τU0e-t0τ=τ即在时间坐标上次切距的长度等于时间常数τ。这说明曲线上任一点,如果以该点的斜率为固定变化率衰减,经过τ时间为0。,在方波序列脉冲的重复激励下,当满足τ=RC≪T2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,这就是一个微分电路,(a)所示。此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲,(a)。(a)微分电路(b)、积分电路示意图若由C两端的电压作为响应输出,(b)所示,当电路的参数满足τ=RC≫T2条件时,即称为积分电路。此时电路的输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,(b)。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。(a)(b)、响应波形示意图三、实验设备函数信号发生器1台直流电路实验箱1台双踪示波器1台四、,,通过两根同轴电缆线将激励源ui和响应uc的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB,调节信号发生器输出波形为方波,频率f=1kHZ,峰峰值UP-P=3V,分别选取R=10KΩ,C=5600pF和R=10KΩ,C=6800pF两组参数,在示波器的屏幕上观察激励与响应的变化规律,并用方格纸按1:1的比例描绘波形。,令R=10KΩ,C=,观察并描绘响应的波形。。从电路板上重新选取R=10KΩ,C=5600pF,、C调换位置后连接电路,接通信号发生器,在同样的方波激励信号下,在示波器上观测并描绘激励ui和响应uR的波形。,计算出三种电路的时间常数,将τ的计算值、。(测量值)τ/cm(计算值)1零状态零输入响应电路2微分电路3积分电路五、,动作不要过快过猛。用示波器观察波形时,要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。(称共地),以防外界干扰而影响测