rc一階電路的響應(yīng)測(cè)試試驗(yàn)報(bào)告

1、林忠郵m的平朝渦ru-L'cfa.b_lXif_dr1-f«lqj也甘啊甲爪鴕Ttn住b跋"1注丈上三p委洱為此遇二力山灶吸n性瞿!可怛RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .測(cè)定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)。2 .學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)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(cè)波形。實(shí)驗(yàn)電路原理說明1 .電路中某時(shí)刻的電感電流和電容電壓稱為該時(shí)刻的電路狀態(tài)。t=0時(shí)電感的初始電流iL(0)和電容電壓uc(0)稱為電路的初始狀態(tài)。在沒有外加激勵(lì)時(shí)，僅由t=0零時(shí)刻的非零初始狀態(tài)引起的響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)稱為，它取決于初始狀

2、態(tài)和電路特性(通過時(shí)間常數(shù)°=RC來體現(xiàn))，這種響應(yīng)時(shí)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減的。在零初始狀態(tài)時(shí)僅由在t0時(shí)刻施加于電路的激勵(lì)引起的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)，它取決于外加激勵(lì)和電路特性，這種響應(yīng)是由零開始隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)的。線性動(dòng)態(tài)電路的完全響應(yīng)為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)之和。含有耗能元件的線性動(dòng)態(tài)電路的完全響應(yīng)也可以為暫態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)之和，實(shí)踐中認(rèn)為暫態(tài)響應(yīng)在t=5r時(shí)消失，電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，在暫態(tài)還存在的這段時(shí)間就成為“過渡過程”。2 .CC電接通與斷開的過渡過程是基本相同的。3 .時(shí)間常數(shù)r的測(cè)定方法：用示波器測(cè)量零輸入響應(yīng)的波形如圖9-1(b)所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知uc=Um

3、e如圖9-1(c)所示。-t/RC=Ume-/°。當(dāng)t=p時(shí)，Uc(p)=。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于h。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，1Qu.uuUmUmtt00cucRUmUmt00(b)零輸入響應(yīng)(a)RC一階電路(c)零狀態(tài)響應(yīng)圖9-14.微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的電路，它對(duì)電路元件參數(shù)和輸入信號(hào)的周期有著特定的要求。一個(gè)簡(jiǎn)單的RC串聯(lián)電路，在方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng)滿足r=RC<<T2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。因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的微分成正比。將R與C位

4、置調(diào)換一下，由C兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路的參數(shù)滿足t=RC>>T2,則該RC電路稱為積分電路。因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)1 .(1)從電路板上選R=10KQ,C=3300pF(6800P)組成如圖9-1(b)所示的RC充放電電路。ui為脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的Um=3V、f=1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過兩根同軸電纜線，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)輸入口YA和YB。這時(shí)可在示波器的屏幕上觀察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，請(qǐng)測(cè)算出時(shí)間常數(shù)r,并用方格紙按1:1的比例描繪波形。少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，記錄

5、觀察到的現(xiàn)象響應(yīng)uc的變化規(guī)律激勵(lì)源u的變化規(guī)律2 2)令R=10KQ,C=fF,觀察并描繪響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大C之值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響。C=aFC=1000pF2、選擇動(dòng)態(tài)板上RC元件，組成如圖9-2(a)所示微分電路，令C=FF,R=1KQ。在同樣的方波激勵(lì)信號(hào)(Um=3V,f=1KHz)作用下，觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。3R=1K?時(shí)的響應(yīng)圖增減R的值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，并作記錄。當(dāng)R增至1MQ時(shí)，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別R=100?時(shí)R=1M?時(shí)1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所得的曲線計(jì)算r值，并與參數(shù)值的計(jì)算結(jié)果作比較，分析誤差原因。(1)計(jì)算r值。由于我們組用的電源是Um=所以從0增加到所用時(shí)間為r4得到的位置利用圖8位置測(cè)出時(shí)間常數(shù)測(cè)量得到。=心s,理論值為r=RC=gs(2)測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果一樣，沒有誤差。如果存在誤差，則可能由于儀器精確度問題，測(cè)量時(shí)存在誤差，讀數(shù)時(shí)存在誤差等原因。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變化特征(1)條件：積分電路應(yīng)滿足條件2t=RC>>TT2(T為方波脈沖的重復(fù)周期)(2)波形變換特征：