電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與Multisim14仿真課件：RC一階電路的響應(yīng)測試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.4RC一階電路的響應(yīng)測試1．測定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)。2.

學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測量方法。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)用示波器觀測波形。5．掌握應(yīng)用Multisim14軟件驗(yàn)證一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1．裝有Multisim14的計(jì)算機(jī)2．可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

0-30V

一臺(tái)3．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器

一臺(tái)4．雙蹤示波器

一臺(tái)5．?dāng)?shù)字萬用表

一臺(tái)6．電阻、電容

若干2.4RC一階電路的響應(yīng)測試三、實(shí)驗(yàn)原理1.一階電路的零輸入響應(yīng)

動(dòng)態(tài)電路中無外加激勵(lì)電源，僅由動(dòng)態(tài)元件初始儲(chǔ)能所產(chǎn)生的響應(yīng)，稱為零輸入響應(yīng)。2.4RC一階電路的響應(yīng)測試2.一階RC電路的零狀態(tài)響應(yīng)

當(dāng)動(dòng)態(tài)元件（電容或電感）初始儲(chǔ)能為零（即初始狀態(tài)為零）時(shí)，僅由外加激勵(lì)產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。3.一階RC電路的全響應(yīng)

當(dāng)一個(gè)非零初始狀態(tài)的一階電路受到激勵(lì)時(shí)，電路的響應(yīng)稱為一階電路的全響應(yīng)。可以看出，全響應(yīng)=零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)響應(yīng)。三、實(shí)驗(yàn)原理2.4RC一階電路的響應(yīng)測試4.時(shí)間常數(shù)τ的測定方法

利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即利用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)；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)。用示波器測量零輸入響應(yīng)的波形，當(dāng)電容電壓下降至0.368Um時(shí)，此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于τ。同理可用一階零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測得。零輸入響應(yīng)零狀態(tài)響應(yīng)三、實(shí)驗(yàn)原理2.4RC一階電路的響應(yīng)測試5.微分電路和積分電路

當(dāng)滿足τ＝RC<<T/2時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期），且由R兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，則該電路就是一個(gè)微分電路；當(dāng)電路的參數(shù)滿足τ＝RC>>T/2時(shí)，則該RC電路稱為積分電路。微分電路積分電路四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.一階RC電路仿真2.4RC一階電路的響應(yīng)測試（1）繪制如圖2-47所示電路圖，不斷地?fù)軇?dòng)開關(guān)從“a”至“b”，觀察示波器波形。自行改變電阻R1與電容C1的參數(shù)，重新仿真電路，理解時(shí)間常數(shù)的作用。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測試（2）用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的方波替代開關(guān)S1的作用，將激勵(lì)信號(hào)設(shè)置為UPP＝3V、f＝1KHz的方波。仿真運(yùn)行電路，觀察示波器波形，測算出時(shí)間常數(shù)τ，記入表2-25中。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測試（3）在圖2-47中加入一個(gè)電壓源，如圖2-50所示，重新仿真電路，觀察示波器波形，采用三要素法理論計(jì)算電容電壓與電阻電壓，與示波器波形對(duì)比，驗(yàn)證三要素法。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測試（4）如圖2-51所示微分電路,在UPP＝3V，f＝1KHz的方波激勵(lì)信號(hào)作用下，觀測激勵(lì)與響應(yīng)的波形，記入表2-26中。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測試（5）如圖2-52所示積分電路,在UPP＝3V，f＝1KHz的方波激勵(lì)信號(hào)作用下，觀測激勵(lì)與響應(yīng)的波形，記入表2-27中。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測試2.一階RL電路的仿真（1）繪制如圖2-53所示電路圖。不斷地?fù)軇?dòng)開關(guān)S1，觀察示波器波形。自行改變電阻R1、R2、R3與電感L1的參數(shù)，重新仿真電路。加深理解時(shí)間常數(shù)對(duì)電路暫態(tài)持續(xù)時(shí)間的影響。四、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測試（2）在圖2-53中加入一個(gè)電壓源，如圖2-54所示，重新仿真電路，觀察示波器波形，采用三要素法理論計(jì)算電感電壓與電阻電壓，與示波器波形對(duì)比，驗(yàn)證三要素法。五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.時(shí)間常數(shù)τ的測試

按表2-28設(shè)置參數(shù)，組成RC充放電電路。ui為信號(hào)發(fā)生器輸出的UPP＝3V、f＝1KHz的方波信號(hào)，將激勵(lì)源ui和響應(yīng)uC的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)通道?？稍谑静ㄆ鞯钠聊簧嫌^察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，測算出時(shí)間常數(shù)τ，并用方格紙按1:1的比例描繪波形，記入表2-28。2.4RC一階電路的響應(yīng)測試五、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.4RC一階電路的響應(yīng)測試2.微分電路的測試

按表2-29設(shè)置參數(shù)，組成微分電路。在UPP＝3V，f＝1KHz的方波激勵(lì)信號(hào)作用下，觀測并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形，記入表2-29。五、實(shí)驗(yàn)