實(shí)驗(yàn)五RC一階電路響應(yīng)測(cè)試.doc

實(shí)驗(yàn)五 RC一階電路響應(yīng)測(cè)試 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 測(cè)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(cè)定方法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(huì)用示波器測(cè)繪圖形二、實(shí)驗(yàn)儀器RXDI-1A電路原理與實(shí)驗(yàn)箱、雙蹤示波器三、實(shí)驗(yàn)原理1、 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程，對(duì)時(shí)間常數(shù)的較大的電路，可用慢掃描長(zhǎng)余輝示波器觀察光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡。然而能用一般的雙蹤示波器觀察過(guò)渡過(guò)程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即令方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)；方波下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)，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)，電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下，它的影響和直流電源接通與斷開的過(guò)渡過(guò)程是基本相同的。2、 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(zhǎng)，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(cè)定方法圖A所示電路0368tUC0+E12CKR（c）（b）OEt圖1（a）03680632根據(jù)一階微分方程的求解得到零輸入響應(yīng)的輸出函數(shù)為（選擇零輸入響應(yīng)的起始時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)）:UC=Ee=E當(dāng)t=時(shí)，Uo()=0.368E，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于。零狀態(tài)響應(yīng)波形的函數(shù)為（選擇零狀態(tài)響應(yīng)的起始時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)）:UC=E（1e）=E（1）當(dāng)t=時(shí)，Uo()=0.632E，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間也是。4、 微分電路積分電路是RC一階電路中較為典型的電路，它對(duì)電路元件參數(shù)和輸入信號(hào)的周期有著特定的要求。一個(gè)簡(jiǎn)單的RC串聯(lián)電路，方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng)滿足=RCT/2條件時(shí)，如圖2（b）所示即構(gòu)成積分電路，因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。Ui圖2 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟實(shí)驗(yàn)線路板的結(jié)構(gòu)如圖C所示，認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開關(guān)的通斷位置等。1、 選擇動(dòng)態(tài)線路板R、C元件，令（1） R=10K, C=3300PF組成如圖D（X）所示的RC充放電電路，U為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出，取Um=3V，f=1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過(guò)兩根同軸電纜，將激勵(lì)源Ui和響應(yīng)Uo的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)輸入口YA和YB，這時(shí)可在示波器的屏幕上觀察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，求測(cè)時(shí)間常數(shù)，并描繪U及UC波形。少量改變電容值或電阻值，定性觀察對(duì)響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。（2） 令R=10K C=001F，觀察并描繪響應(yīng)波形，繼續(xù)增大C之值，定性觀察對(duì)響應(yīng)的影響。2、 選擇動(dòng)態(tài)板上R、C元件，組成如圖B（a）所示微分電路，令C=001F，R=1K。在同相的方波激勵(lì)信號(hào)（U=3V，f=1KHz）作用下，并記錄，當(dāng)R增至1M時(shí)，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？五、思考題1、為什么在分別滿足=RCT/2時(shí)，且分別以電阻和電容為輸出端，一階電路可以稱為微分電路和積分電路？六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，在方格紙上繪出RC一階電路R=10K, C=3300PF時(shí)U的變化曲線，由曲線測(cè)得值，并與參數(shù)值的