實驗五RC一階電路響應測試.doc

實驗五 RC一階電路響應測試 一、實驗目的1、 測定RC一階電路的零輸入響應，零狀態(tài)響應及完全響應2、 學習電路時間常數的測定方法3、 掌握有關微分電路和積分電路的概念4、 進一步學會用示波器測繪圖形二、實驗儀器RXDI-1A電路原理與實驗箱、雙蹤示波器三、實驗原理1、 動態(tài)網絡的過渡過程是十分短暫的單次變化過程，對時間常數的較大的電路，可用慢掃描長余輝示波器觀察光點移動的軌跡。然而能用一般的雙蹤示波器觀察過渡過程和測量有關的參數，必須使這種單次變化的過程重復出現。為此，我們利用信號發(fā)生器輸出的方波來模擬階躍激勵信號，即令方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應的正階躍激勵信號；方波下降沿作為零輸入響應的負階躍激勵信號，只要選擇方波的重復周期遠大于電路的時間常數，電路在這樣的方波序列脈沖信號的激勵下，它的影響和直流電源接通與斷開的過渡過程是基本相同的。2、 RC一階電路的零輸入響應和零狀態(tài)響應分別按指數規(guī)律衰減和增長，其變化的快慢決定于電路的時間常數。3、 時間常數的測定方法圖A所示電路0368tUC0+E12CKR（c）（b）OEt圖1（a）03680632根據一階微分方程的求解得到零輸入響應的輸出函數為（選擇零輸入響應的起始時刻為計時起點）:UC=Ee=E當t=時，Uo()=0.368E，此時所對應的時間就等于。零狀態(tài)響應波形的函數為（選擇零狀態(tài)響應的起始時刻為計時起點）:UC=E（1e）=E（1）當t=時，Uo()=0.632E，此時所對應的時間也是。4、 微分電路積分電路是RC一階電路中較為典型的電路，它對電路元件參數和輸入信號的周期有著特定的要求。一個簡單的RC串聯電路，方波序列脈沖的重復激勵下，當滿足=RCT/2條件時，如圖2（b）所示即構成積分電路，因為此時電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的積分成正比。Ui圖2 四、實驗內容及步驟實驗線路板的結構如圖C所示，認清R、C元件的布局及其標稱值，各開關的通斷位置等。1、 選擇動態(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為函數信號發(fā)生器輸出，取Um=3V，f=1KHz的方波電壓信號，并通過兩根同軸電纜，將激勵源Ui和響應Uo的信號分別連至示波器的兩個輸入口YA和YB，這時可在示波器的屏幕上觀察到激勵與響應的變化規(guī)律，求測時間常數，并描繪U及UC波形。少量改變電容值或電阻值，定性觀察對響應的影響，記錄觀察到的現象。（2） 令R=10K C=001F，觀察并描繪響應波形，繼續(xù)增大C之值，定性觀察對響應的影響。2、 選擇動態(tài)板上R、C元件，組成如圖B（a）所示微分電路，令C=001F，R=1K。在同相的方波激勵信號（U=3V，f=1KHz）作用下，并記錄，當R增至1M時，輸入輸出波形有何本質上的區(qū)別？五、思考題1、為什么在分別滿足=RCT/2時，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、實驗報告要求1、根據實驗觀測結果，在方格紙上繪出RC一階電路R=10K, C=3300PF時U的變化曲線，由曲線測得值，并與參數值的