rc一階電路的響應(yīng)測試實驗內(nèi)容

1、1實驗五RC一階電路的響應(yīng)測試一、實驗?zāi)康?.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.掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。3.學(xué)會時間常數(shù)τ的測定方法。4.進一步學(xué)會用示波器觀測波形。二、原理說明圖5.1所示的矩形脈沖電壓波ui可以看成是按照一定規(guī)律定時接通和關(guān)斷的直流電壓源U。若將此電壓ui加在RC串聯(lián)電路上（見圖5.2），則會產(chǎn)生一系列的電容連續(xù)充電和放電的動態(tài)過程，在ui的上升沿為電容的充電過程，而在ui的下降沿為電容

2、的放電過程。它們與矩形脈沖電壓ui的脈沖寬度tw及RC串聯(lián)電路的時間常數(shù)τ有十分密切的關(guān)系。當(dāng)tw不變時，適當(dāng)選取不同的參數(shù)，改變時間常數(shù)τ，會使電路特性發(fā)生質(zhì)的變化。uiOtUTtWucCRuoui圖5.1矩形脈沖電壓波形圖5.2RC串聯(lián)電路圖1.RC一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)所有儲能元件初始值為0的電路對于激勵的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。電路的微分方程為：RCduCdtuC=，其解為，式中，τ＝RC為該電路的時間常數(shù)。UmuC(t)=Um(1?

3、e?tτ)(t≥0)2.RC一階電路的零輸入響應(yīng)電路在無激勵情況下，由儲能元件的初始狀態(tài)引起的響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)。電路達到穩(wěn)態(tài)后，電容器經(jīng)R放電，此時的電路響應(yīng)為零輸入響應(yīng)。電路的微分方程為：，其解為。RCduCdtuC=0uC(t)=Ume?tτRC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（如圖5.3所示），其變化的快慢決定于電路的時間常數(shù)τ。3.時間常數(shù)τ的測定方法方法一：在已知電路參數(shù)的條件下，時間常數(shù)可以直接由公

4、式計算得出，τ＝RC。方法二：對充電曲線（零狀態(tài)響應(yīng)），電容的端電壓達到最大值的（約0.632）倍時所需要的時間1?1e即是時間常數(shù)τ。如圖5.3（a）所示，用示波器觀測響應(yīng)波形，取上升曲線中波形幅值的0.632倍處所對應(yīng)的時間軸的刻度，計算出電路的時間常數(shù)：τ=掃描時間OP其中，掃描時間是示波器上X軸掃描速度開關(guān)“tdiv”的大小。是X軸上O、P兩點之間占有的格OP數(shù)。而對放電曲線（零輸入響應(yīng)），時間常數(shù)是電容的端電壓下降到初值的，即

5、約0.368倍時所需要的時1e間，如圖5.3(b)所示。3uiOOUuottTTtwtwuiOOUUUuottTTtwtw（a）(b)圖5.6微積分電路激勵、響應(yīng)波形示意圖三、實驗設(shè)備函數(shù)信號發(fā)生器1臺直流電路實驗箱1臺雙蹤示波器1臺四、實驗內(nèi)容1.將信號發(fā)生器輸出電壓置零，按照圖5.7連接電路，通過兩根同軸電纜線將激勵源ui和響應(yīng)uc的信號分別連至示波器的兩個輸入口YA和YB，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出波形為方波，頻率f=1kHZ，峰峰值UP

6、P=3V，分別選取R＝10KΩ，C＝5600pF和R＝10KΩ，C＝6800pF兩組參數(shù)，在示波器的屏幕上觀察激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律，并用方格紙按1:1的比例描繪波形。脈沖信號發(fā)生器CR示波器YA屏蔽線YB圖5.7實驗電路圖2.在步驟1的基礎(chǔ)上，令R＝10KΩ，C＝0.1μF，觀察并描繪響應(yīng)的波形。3.關(guān)閉信號源。從電路板上重新選取R＝10KΩ，C＝5600pF，將圖5.7中的R、C調(diào)換位置后連接電路，接通信號發(fā)生器，在同樣的方波激勵信號