rc電路設(shè)計(jì)和特性測試

1、廣州大學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報告開課學(xué)院及實(shí)驗(yàn)室： 年 月 日學(xué)院機(jī)械與電氣工程年級、專業(yè)、班 姓名 學(xué)號實(shí)驗(yàn)課程名稱 電路 成績實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 實(shí)驗(yàn)八 RC 電路設(shè)計(jì)和特性測試 指導(dǎo)老師一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握一階 ．掌握一階 RC RC 電路的幾種組成形式及其作用，利用不同的 電路的幾種組成形式及其作用，利用不同的 RC RC 組合電路實(shí) 組合電路實(shí)現(xiàn)波形變換、信號耦合、脈沖分壓等電路功能。 現(xiàn)波形變換

2、、信號耦合、脈沖分壓等電路功能。2．研究 ．研究 RC RC 電路的頻率響應(yīng)特性，掌握 電路的頻率響應(yīng)特性，掌握 RC RC 電路幅頻特性和相頻特性的測試 電路幅頻特性和相頻特性的測試方法，并繪制頻率特性曲線。 方法，并繪制頻率特性曲線。3．掌握 ．掌握 RC RC 濾波電路，利用 濾波電路，利用 RC RC 電路構(gòu)成常見的低通、高通濾波器，實(shí)現(xiàn)對 電路構(gòu)成常見的低通、高通濾波器，實(shí)現(xiàn)對信號的濾波、選頻、移相等。 信號的濾波、選頻、移相

3、等。二、實(shí)驗(yàn)原理 二、實(shí)驗(yàn)原理一、 一、 一階 一階 RC 電路的時域特性 電路的時域特性含有一個儲能元件 L 或 C 的電路，其電路方程可用一階微分方程描述，這種電路稱為一階電路。圖8-1 所示的 RC 充放電電路就是一個典型的一階電路。圖 8-1 RC 充放電電路描述該電路的一階微分方程為：解得一階 RC 電路的全響應(yīng)為： 其中RC ? ? 稱為一階 RC 電路的時間常數(shù)，R 的單位為歐姆，

4、C 的單位為法拉，? 的單位為秒。0 ) 0 ( U uC ? ? 稱為電容電壓的初始值， S U 為一階 RC 電路的直流激勵。1、一階 、一階 RC 電路的零狀態(tài)響應(yīng)（階躍響應(yīng)） 電路的零狀態(tài)響應(yīng)（階躍響應(yīng)）如果電路中儲能元件沒有儲存能量，處于零狀態(tài)，即 0 ) 0 ( U uC ? ? =0，當(dāng)接通外電源時，電路中所產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。對于圖 11-1 所示的一階 RC 電路，在 t=0 時，將開關(guān) K 由位置 2 合到位置

5、 1，直流電源 S U 向 C 充電，電路的零狀態(tài)響應(yīng)為，t≥0t≥0 零狀態(tài)響應(yīng) 過程中，電容電壓由零逐漸上升到 US，電路時間常數(shù)τ=RC 決定上升的快慢，當(dāng) t=τ時，uc(t )=0.632US ，如圖 8-2 所示。圖 8-2 一階 RC 電路的零狀態(tài)響應(yīng)曲線2、一階 、一階 RC 電路的零輸入響應(yīng) 電路的零輸入響應(yīng)電路在無電源激勵,輸入信號為零的條件下,由儲能元件的初始狀態(tài)所產(chǎn)生的電路響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)。在圖 11-1

6、中，當(dāng) t=0 時，將開關(guān) K 從位置 1 合到位置 2，使電路脫離電源，于是電容元件經(jīng)過電阻 R 放電，電路的零輸入響應(yīng)為： ? tc e U u? ? 0t≥0 ? te R U i? ? ? 0t≥0零輸入響應(yīng)的輸 出波形為單調(diào)下降的。當(dāng) t=τ=RC 時，uc(τ)=01U e =0.368 0 U ，如圖 8-3 所示。圖 8-3 一階 RC 電路的零輸入響應(yīng)曲線0 (0 )cc sCdu RC u U dtu U? ? ?

7、 ? ? ? ? ? ?0 ( ) (1 )t tc S u t U e U e ? ? ? ? ? ? ?0(1 )tc u U e ?? ? ?0t U i e R? ? ?六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1. 1.改變電源電壓的幅值，是否會改變過渡過程的快慢，為什么？ 改變電源電壓的幅值，是否會改變過渡過程的快慢，為什么？不會 不會,只和 只和τ值有關(guān) 值有關(guān) 三要素法求出電容的電壓關(guān)系是 三要素法求出電容的電壓關(guān)系是:

8、 Uc Uc = (uc0-uc( (uc0-uc(∞))e^(-t/ ))e^(-t/τ)+uc( )+uc(∞) 顯然是 顯然是一個指數(shù)的關(guān)系 一個指數(shù)的關(guān)系 變化的的快慢是由 變化的的快慢是由τ值決定的 值決定的2. 2. 積分電路、微分電路和耦合電路在方波激勵下的輸出波形是怎樣的？它們應(yīng)滿足什么條件？ 積分電路、微分電路和耦合電路在方波激勵下的輸出波形是怎樣的？它們應(yīng)滿足什么條件？其實(shí)積分點(diǎn)路和微分電路就是利用時間常數(shù) 其

9、實(shí)積分點(diǎn)路和微分電路就是利用時間常數(shù)t=RC來控制輸出的，一般積分電路中， 來控制輸出的，一般積分電路中，RC電路的 電路的時間常數(shù) 時間常數(shù)t遠(yuǎn)大于脈沖寬度，其輸出信號電壓與輸入信號電壓的積分成正比，故為積分電路， 遠(yuǎn)大于脈沖寬度，其輸出信號電壓與輸入信號電壓的積分成正比，故為積分電路， 微分 微分電路中要求 電路中要求t=RC時間常數(shù)遠(yuǎn)小于脈沖寬度。通過改變電容的充放電的時間使得輸入的矩形脈沖信 時間常數(shù)遠(yuǎn)小于脈沖寬度。通過改變電

10、容的充放電的時間使得輸入的矩形脈沖信號變成尖脈沖。 號變成尖脈沖。 微分電路能夠取出輸出信號中突變的成分，即取出輸入信號中的高頻成分，去掉低 微分電路能夠取出輸出信號中突變的成分，即取出輸入信號中的高頻成分，去掉低頻成分。而積分電路與之正好相反 頻成分。而積分電路與之正好相反 積分電路：在上升沿沒到來之前，輸出為 積分電路：在上升沿沒到來之前，輸出為0V，當(dāng)輸入脈沖出現(xiàn) ，當(dāng)輸入脈沖出現(xiàn)后，輸入信號電壓通過電阻對電容充電，由于時間常數(shù)

11、比較大，所以在 后，輸入信號電壓通過電阻對電容充電，由于時間常數(shù)比較大，所以在C上電壓上升比較緩慢，按 上電壓上升比較緩慢，按指數(shù)規(guī)律上升，由于時間常數(shù)大于脈沖寬度，所以對電容充電不久輸入脈沖就跳變?yōu)?指數(shù)規(guī)律上升，由于時間常數(shù)大于脈沖寬度，所以對電容充電不久輸入脈沖就跳變?yōu)?，對電容充 ，對電容充電結(jié)束。同理，在低電平階段，電容因?yàn)槌潆姇r間很多，所以放電時間也很短，然后高電平有來 電結(jié)束。同理，在低電平階段，電容因?yàn)槌潆姇r間很多，所以