一階電路暫態(tài)過程實驗

實驗十一階動態(tài)電路暫態(tài)過程的研究一、實驗目的1．研究一階電路零狀態(tài)、零輸入響應和全相應的的變化規(guī)律和特點。2．學習用示波器測定電路時間常數的方法，了解時間參數對時間常數的影響。3．掌握微分電路與積分電路的基本概念和測試方法。二、實驗儀器1．SS-7802A2．SG1645型功率函數信號發(fā)生器3．十進制電容箱（RX7-O0~1.111μF）4.旋轉式電阻箱（ZX210~99999.9Ω）5.電感箱GX3/4(0~10)×100mH三、實驗原理ＲＣ一階電路的零狀態(tài)響應 ＲＣ一階電路如圖16－1所示，開關S在‘1’的位置，ｕC＝0，處于零狀態(tài)，當開關S合向‘2’的位置時，電源通過R向電容C充電，ｕC（ｔ）稱為零狀態(tài)響應 變化曲線如圖16－2所示，當ｕC上升到所需要的時間稱為時間常數，。 2、ＲＣ一階電路的零輸入響應在圖16－1中，開關S在‘2’的位置電路穩(wěn)定后，再合向‘1’的位置時，電容C通過R放電，ｕC（ｔ）稱為零輸入響應，變化曲線如圖16－3所示，當ｕC下降到所需要的時間稱為時間常數，。3、測量ＲＣ一階電路時間常數圖16－1電路的上述暫態(tài)過程很難觀察，為了用普通示波器觀察電路的暫態(tài)過程，需采用圖16－4所示的周期性方波ｕS作為電路的激勵信號，方波信號的周期為T，只要滿足，便可在示波器的熒光屏上形成穩(wěn)定的響應波形。電阻R、電容C串聯(lián)與方波發(fā)生器的輸出端連接，用雙蹤示波器觀察電容電壓ｕC，便可觀察到穩(wěn)定的指數曲線，如圖16－5所示，在熒光屏上測得電容電壓最大值取，與指數曲線交點對應時間ｔ軸的ｘ點，則根據時間ｔ軸比例尺（掃描時間），該電路的時間常數。微分電路和積分電路在方波信號ｕＳ作用在電阻R、電容C串聯(lián)電路中，當滿足電路時間常數遠遠小于方波周期T的條件時，電阻兩端（輸出）的電壓ｕＲ與方波輸入信號ｕＳ呈微分關系，，該電路稱為微分電路。當滿足電路時間常數遠遠大于方波周期T的條件時，電容C兩端（輸出）的電壓ｕC與方波輸入信號ｕＳ呈積分關系，，該電路稱為積分電路。微分電路和積分電路的輸出、輸入關系如圖16－6（ａ）、（ｂ）所示。四、實驗步驟實驗電路如圖16－7所示，圖中電阻R、電容C從EEL－31組件上選?。ㄕ埧炊€路板的走線，認清激勵與響應端口所在的位置；認清Ｒ、Ｃ元件的布局及其標稱值；各開關的通斷位置等），用雙蹤示波器觀察電路激勵（方波）信號和響應信號。ｕS為方波輸出信號，調節(jié)信號源輸出，從示波器上觀察，使方波的峰－峰值ＶＰ－Ｐ＝２Ｖ，f=1ｋHz。1、ＲＣ一階電路的充、放電過程測量時間常數τ：選擇EEL－31組件上的Ｒ、Ｃ元件，令Ｒ=１ｋΩ，Ｃ＝0.0１μＦ，用示波器觀察激勵ｕS與響應ｕC的變化規(guī)律，測量并記錄時間常數τ。觀察時間常數τ（即電路參數R、C）對暫態(tài)過程的影響：令Ｒ＝１kΩ，Ｃ分別為0.0１μＦ、0.022μＦ、0.1μＦ，觀察并描繪響應的波形，定性地觀察對響應的影響。 2、微分電路和積分電路（1）積分電路：選擇EEL－31組件上的Ｒ、Ｃ元件，令Ｒ=1ｋΩ，Ｃ＝0.１μＦ，用示波器觀察激勵ｕS與響應ｕC的變化規(guī)律。（2）微分電路：將實驗電路中的Ｒ、Ｃ元件位置互換，令Ｒ=100Ω，Ｃ＝0.0１μＦ，用示波器觀察激勵ｕS與響應ｕR的變化規(guī)律。五、實驗報告要求1．按照實驗任務的要求，