RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試仿真實(shí)驗(yàn)

1、 RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試 班級(jí)：應(yīng)物11203班 姓名：馬天寶 序號(hào)：19 長(zhǎng)江大學(xué)一、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)定方法。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)用示波器測(cè)繪圖形。二、實(shí)驗(yàn)原理 1.動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過渡過程是十分短暫的單次變化過程.對(duì)時(shí)間常數(shù)較大的電路.可用慢掃描長(zhǎng)余輝示波器觀察光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡。然而能用一般的雙蹤示波器觀察過度過程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù).必須使這種單次變化的過程重復(fù)出現(xiàn)。為此.我們利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來模擬階躍激勵(lì)信號(hào).即令方波輸出的上升沿最為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)；方波下降沿最為零輸入響應(yīng)的

2、負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào).只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時(shí)間常數(shù).電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下.它的影響和直流電源接通與斷開的過渡過程是基本相同的。2.RC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(zhǎng).其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)。3.時(shí)間常數(shù)的測(cè)定方法圖(a)所示電路.用示波器測(cè)得零輸入響應(yīng)的波形如圖(b)所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知 當(dāng)t=時(shí).Uc()=0.368E此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)就等于亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增長(zhǎng)到0.632E所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得.如(c)所示。 (b)零輸入響應(yīng) (a)RC一階電路 (c)零狀態(tài)響應(yīng) 4.微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的電路.

3、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)時(shí)間常數(shù)時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期）.且由R端作為響應(yīng)輸入.如圖(a)所示.這就構(gòu)成了一個(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。 (a)微分電路 （b)積分電路 若將圖(a)中的R與C位置調(diào)換一下.即由C端作為響應(yīng)輸出.且當(dāng)電路參數(shù)的選擇滿足條件時(shí).如圖(b)所示即構(gòu)成積分電路.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。從輸出波形來看.上述兩個(gè)電路均起著波形變換的作用.請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)過程中仔細(xì)觀察與記錄。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器12

4、雙蹤示波器1 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與仿真模擬實(shí)驗(yàn)1.組成如圖所示的RC充放電電路.E為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出.取Um=3V.f=1000KHz的方波電壓信號(hào)。觀察Ui、Uc和Ur的波形。(1）R=10K.C=1000PF觀察Ui、Uc和Ur的波形：輸入電壓信號(hào)Ui的波形電容兩端的電壓信號(hào)Uc 的波形 電阻兩端的電壓信號(hào)Ur的波形(2) R=10K.C=3300PF 觀察Ui、Uc和Ur的波形：輸入電壓信號(hào)Ui的波形電容兩端的電壓信號(hào)Uc 的波形 電阻兩端的電壓信號(hào)Ur的波形(3) R=30KHz,C=3300PF觀察Ui、Uc和Ur的波形：輸入電壓信號(hào)Ui的波形電容兩端的電壓信號(hào)Uc 電阻兩端的電壓信號(hào)U

5、r的波形5、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 示波器的輝度不要過量。2. 調(diào)節(jié)儀器旋鈕時(shí).動(dòng)作不要過猛。3. 調(diào)節(jié)示波器時(shí).要注意觸發(fā)開關(guān)和電平調(diào)節(jié)旋鈕的配合使用.以使顯示的波形穩(wěn)定。4. 作定量測(cè)定時(shí).“t/div”和“v/div”的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋至“校準(zhǔn)”位置。5. 為防止外界干擾.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的接地端與示波器的接地端要連接在一起（稱共地）。6、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖象序號(hào)R(K)C(PF) 理論值（ms）11010000.0121033000.3333033000.992. 誤差分析仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致.誤差很小。如果存在誤差：由于儀器精確度問題；實(shí)驗(yàn)讀數(shù)時(shí)存在誤差；函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸

6、入電壓不穩(wěn)定等。七、實(shí)驗(yàn)思考題1.什么樣的電信號(hào)可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)源？答：階躍信號(hào)可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)激勵(lì)源； 脈沖信號(hào)可作為RC一階電路零狀態(tài)響應(yīng)激勵(lì)源； 正弦信號(hào)可作為RC一階電路完全響應(yīng)的激勵(lì)源。2. 何謂積分電路和微分電路.它們必須具備什么條件？它們?cè)诜讲ㄐ蛄忻}沖的激勵(lì)下.其輸出信號(hào)波形的變化規(guī)律？這兩種電路有何功用？ 答：電路特性性質(zhì)條件變化規(guī)律功用積分電路 輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的積分成正比的電路一個(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)電路的參數(shù)=RC>>T/2.即為積分電路 將方波轉(zhuǎn)成三角波 波形變換、放大電路失調(diào)電壓的消除、反饋控制中得積分補(bǔ)償?shù)任⒎蛛娐?輸