北京理工大學(xué)電工和電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)RC電路仿真實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)1.3 RC電路的暫態(tài)過程1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）學(xué)習(xí)一階RC電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。（2）學(xué)習(xí)EDA軟件Multisim13的使用。2實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求（1）計(jì)算圖1.3.1 1.3.3中，電容電壓在t = 時(shí)的uC ()及電路時(shí)間常數(shù)的理論值。（2）掌握微分電路和積分電路的條件。（3）預(yù)習(xí)附錄E中Multisim13軟件的使用。3. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置型號(hào) 裝有仿真軟件Multisim10.0以上的計(jì)算機(jī)。序號(hào)名稱元件庫路徑與名稱參數(shù)設(shè)置1直流電壓源Sources/POWER_SOURCES/DC_POWER10V 4V2脈沖電壓源（幅度4V，頻率400Hz）Sources/SIGNAL_

2、VOLTAGE_SOURCES/PULSE_VOLTAGEIniatial Value -2VPulsed Value 2VPeriod 1.35msPulse Width 0.625ms3電源地Sources/POWER_SOURCES/GROUND4電解電容33FBasic/CAP_ELECTROLICT/33uF-POL無需設(shè)定5電阻Basic/BASIC_VIRTUAL/RESISTOR_VIRTUAL按需設(shè)定6單刀單擲開關(guān)Basic/SWITCH/SPST7單刀雙擲開關(guān)Basic/SWITCH/SPDT8電容Basic/BASIC_VIRTUAL/CAPCITOR_VIRTUAL按需

3、設(shè)定4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求（1）測繪RC電路的響應(yīng)曲線è 零輸入響應(yīng)按圖1.3.1接線。其中R = 10k，C = 33F，US = 10V。在仿真開始前，使單刀單擲開關(guān)S閉合（想一想為什么？），然后開始仿真計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)時(shí)間請(qǐng)觀察Multisim程序界面下部的程序運(yùn)行狀態(tài)指示。電壓測量用測量儀器工具欄中的黃色探針，該探針在仿真運(yùn)行按鈕處于運(yùn)行時(shí)有效。將測量結(jié)果記入表1.3.1中。+SuCUS-圖1.3.1C3300mFR+-l 閉合開關(guān)S，使電容器C上電壓的初始值為10V。l 打開開關(guān)S，電容C開始放電過程。è 將電阻換為R = 5.6kW，C不變，測量uC (t ) 對(duì)應(yīng)的時(shí)

4、間，記入表1.3.2中。注：只要求測量uC (t ) 一個(gè)點(diǎn)，不需要測量完整的曲線。表1.3.1uC (V)98765uC (t ) =3.68321t (s)0.0344630.0734460.1175140.1683620.2288140.3298390.3973630.5310730.760829表1.3.2電路參數(shù)R = 10kW，C = 33mFR = 5.6kW，C = 33mF時(shí)間常數(shù)t (s)理論值0.33理論值0.1848實(shí)測值0.329839實(shí)測值0.184516（2）測繪RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)曲線è 按圖1.3.2接線，其中R = 10kW，C = 33mF，US

5、 = 10V。è 閉合開關(guān)S，將電容器放電，使電容器兩端初始電壓為零。è 斷開S，使電容器充電，按表1.3.3要求進(jìn)行計(jì)時(shí)，并記入表1.3.3中。表1.3.3uC (V)12345uC (t ) =6.32789t (s)0.0346520.0734460.1175140.1687380.2288140.3298390.3973630.5329570.760829t (s)理論值0.33實(shí)測值0.329839+SuCUS-圖1.3.2C3300mFR+-+SuCUS1-圖1.3.3C3300mFR+-21+US2-（3）測繪RC電路的全響應(yīng)曲線按圖1.3.3接線，圖中US1

6、 = 4V，US2 = 10V，R = 10kW，電容器改為C = 2200mF，US1、US2由直流穩(wěn)壓電源的兩路輸出分別提供。先將開關(guān)S置于“1”，使電容器充電至US2值，然后再將S置于“2”，按表1.3.4的要求進(jìn)行計(jì)時(shí)，并記入表1.3.4中。表1.3.4uC (V)987uC (t ) =6.2154.4t 理論值t 實(shí)測值t (s)0.0602640.1337100.2297550.3298390.5932200.8945390.330.329839（4）觀察在矩形脈沖激勵(lì)下，RC電路的時(shí)間常數(shù)對(duì)輸出波形的影響。利用Multisim軟件提供的元件和測量儀器，按照表1.3.5的要求，連

7、接電路，選擇參數(shù)，加入輸入信號(hào)，進(jìn)行仿真運(yùn)行。觀察RC電路的輸入和輸出波形，并記入表1.3.5中。a) 按圖1.3.4連接RC串聯(lián)電路，從電阻兩端取輸出電壓。b) 加入矩形脈沖作為輸入信號(hào)ui，其頻率f = 400Hz、幅度為4V。按表1.3.5的要求，當(dāng)選取不同的電路參數(shù)時(shí)，用示波器觀察、描繪ui和uo的波形，并記入表1.3.5中。c) 按圖1.3.5連接RC串聯(lián)電路，從電容兩端取輸出電壓，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟b)。表1.3.5項(xiàng)目參 數(shù)電路及波形參 數(shù)電路及波形電路圖從電阻兩端取輸出電壓從電容兩端取輸出電壓輸入矩形脈沖f = 400HzUom = 4V矩形脈沖f = 400HzUom = 4V輸出

8、R = 510WC = 0.22mFR = 1kWC = 0.22mFR = 1kWC = 0.47mFR = 2kWC = 0.33mFR = 1kWC = 33mFR = 10kWC = 0.33mF圖1.3.5-uiuoRC+-圖1.3.4-uiuoRC+-5. 實(shí)驗(yàn)總結(jié)要求（1）根據(jù)表1.3.1、1.3.3、1.3.4數(shù)據(jù)用坐標(biāo)紙畫出RC電路響應(yīng)的三條曲線，并分析時(shí)間常數(shù)t 的實(shí)測值和理論值有差別的原因。（2）分析RC電路在矩形脈沖激勵(lì)下，電路結(jié)構(gòu)和電路參數(shù)對(duì)輸出波形的影響，并由實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)積分電路、微分電路的條件。元件性能與參數(shù)誤差：設(shè)計(jì)時(shí)的理論值是以理想元器件為基礎(chǔ)的，而實(shí)際器件不可能做到理想性能與參數(shù)。 測量儀器產(chǎn)生的誤差：測量儀器在采樣與處理到顯示的過程中都會(huì)產(chǎn)生誤差，特別是對(duì)