RC一階電路的響應(yīng)檢驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)

1、RC 一階電路的響應(yīng)測試班級：應(yīng)物 11203 班姓名： 馬天寶序號： 19長江大學(xué)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測定 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)會用示波器測繪圖形。、實(shí)驗(yàn)原理1. 動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過渡過程是十分短暫的單次變化過程.對時(shí)間常數(shù)T較大的電路.可用慢掃描長余輝示波器觀察光點(diǎn)移動的軌跡。 然而能用一般的雙蹤示波器觀察 過度過程和測量有關(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 .我們利用信號發(fā)生器輸出的方波來模擬階躍激勵(lì)信號.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；方波下

2、降沿最為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號.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)T.電路在這樣的方波序列脈沖信號 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 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.其變 化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)T。3.時(shí)間常數(shù)T的測定方法圖(a)所示電路.用示波器測得零輸入響應(yīng)的波形如圖(b)所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知L t/RC Lt/Uc Ee Ee當(dāng) t= T 時(shí)Uc( T=0.368E此時(shí)所對應(yīng)的時(shí)間常數(shù)就等于T0.632E所對應(yīng)的時(shí)間測得.如 (c)所示。4.微分電路和積分電路是RC 一階電路中較典型的電路.它

3、對電路元件參數(shù)和輸入信號的周期有著特定的要求。一個(gè)簡單的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)RC I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)電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的微分成正比。| 廠IRt»T/2J U Lg(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RC 2條件時(shí).如圖(b)所示即構(gòu)成積分電路因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的積分成正比。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?jiān)趯?shí)驗(yàn)過程中仔細(xì) 觀察與記錄。三、實(shí)驗(yàn)

4、設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號發(fā)生器12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)信號發(fā)生器輸出.取Um=3V.f=1000KHz 的方波電壓信號。觀察Ui、Uc和Ur的波形。(1 ) R=10K Q.C=100OPF觀察Ui、Uc和Ur的波形:輸入電壓信號Ui的波形T1匡T2 > tz-tTJ±時(shí)間2.590 s通直E反向+保存m 15嚴(yán)X 位SoWT加載1購I通道A-通道E觸:ig-比例h忡比刮15 W邊沿T 七 IE B I I I和靖1。Y位置0電平wwAC 1 0DCrAC a J DC -1類屋正弦1標(biāo)淮丨自幼1壬!E

5、>t. Tngger r電容兩端的電壓信號Uc的波形1 >if時(shí)閭通道1 LT-T.F5.ails6.000 V0*000 甲*5.811SS.OOO V0,000V2活"o.ocas0.000 Vo.ooov逼道占就例1 5忡通道E利接m 1= W邊沿孑丄國B1外部1節(jié)位S'0Ac| 0JdT rY位S0電平|0PAcrr DC 1 -廠奘型正弦標(biāo)淮rw 無J電阻兩端的電壓信號Ur的波形律亍波話-浴匚1廈向Ti 時(shí)間通1通511 !7 J心O.TO V3.445 mVT2豐47,10350,000V0.445 mVT2-TI auooo so.aooV0.000

6、 V時(shí)就比例too U3/Div 士邇道A比例h忡rile比例5 V/Div南電岌邊沿1： irr B1外部1xfeSVfeS |oV fe 長|a電平|0VvK加載1 E/A 1臚kJTS" dcJrAC 0 J DC - 1廣類型正弦1標(biāo)準(zhǔn)1自動無1保存Ext. Triggerr R=10K Q.C=3300PFXSCiXFGl 'A/K s jir甬嫌G1王3卜 (J脅國藪信號境主器-XFCrJ.1-i11畧玻旳1#-7 II _r僧號迭項(xiàng)壩率LkHz岳比50社3VP偏移3V設(shè)S上升下揶姮+公共rC . '' 觀察Ui、Uc和Ur的波形:輸入電壓信號Ui

7、的波形T1 H -2.590 s通逍6.000 V漁道_BTE時(shí) 比例|i砂X位aRrv/T Ml B/a|a/5通ilA比例 |5 V/DivY位置FAC I 0 dC*-通道B比例h怦邊沿T七IE E恂訓(xùn)r位置0ACfl 0 J DC 丄廠電平|oI V糞型正標(biāo)灌1自動國Ext. Triggerr電容兩端的電壓信號Uc的波形柳示波器-XSClL2T1 *JU ±時(shí)間27'0,00 ms39,343 m?0,000 V270,600 ms3気于h3 mVo.oao VO'hOOO S0,000 V0,000 V-通iBA-通 ilB觸發(fā)比例5忡比例)5枷V邊沿r P

8、 A 1 e|MY位置|0丫位置0電平1-1AC 1 0 Jdc廠ACjo" DC 1 宦正弦標(biāo)淮rm無1Ext. Triggerr-時(shí)間 比例 |MOus/biv XfeS EPTT加釦訥|a/M保存電阻兩端的電壓信號Ur的波形律亍波詐-X兀14時(shí)間3 laoc通道ni inrio v通道14 015 uW3亠 4 £V >3.1305QiJOOO V4-V4J14.015保療lO'.OGO 5OLiOOO V. OOO VT1 T2 ZTi-TL時(shí)猶比例 |£OQ*/DivxfSSo=1111 A 比例fTwJM am I E/AI A/BIAC

9、fT 衛(wèi) C IiliiE比例b Wi¥YteS |aA匚I 0 JPC .檸Ext. TriggerC權(quán)岌-迪沿于河二B洌認(rèn) 電平糞型_正弦掠準(zhǔn)丁雖_無1(3) R=30KHz,C=330OPFXSClXTGl£二脅歸信號岌生齢-XFGl廠郵n33l<5hkHz占空比1®%卩vp偏移hV設(shè)S上丹，下降時(shí)間1十公共r 1觀察Ui、Uc和Ur的波形:輸入電壓信號Ui的波形T1 H -2.590 s通逍6.000 V漁道_BTE時(shí) 比例|i砂X位aRrv/T Ml B/a|a/5通ilA比例 |5 V/DivY位置FAC I 0 dC*-通道B比例h怦邊沿T七I

10、E E恂訓(xùn)r位置0ACfl 0 J DC 丄廠電平|oI V糞型正標(biāo)灌1自動國Ext. Triggerr電容兩端的電壓信號Uc療走墮誇X攵jTi車JT2 土T2”TL時(shí)閆通道Bl-G723.6 23 ms1*7埔 V0.000 V723h'S23 msk7ie V0,000 VO'.QW JO'JOW V0.000 Vg向I保存 I Eit. Triggerr時(shí)訶甲 一 比例11 rre伽蘭X位Spaggt I E/AI A/BI通道A比例5忡 Y位養(yǎng)riliiB比例h仙廠觸右辿沿可死|河R IWlY位ga蚯 J"5一 DC 1 -J r電平|o1V類型 正弦

11、1標(biāo)準(zhǔn)1自動芮；flC I 0 III DC fF電阻兩端的電壓信號Ur的波形躍示渡弼旳口n >時(shí)間1,297 S,ocwv通育丄91,545 mV4- 11,297 50,000 V91,5H5mVr2-TiOJOOO S0,0(30'V保17時(shí)間逼道A匿iB融發(fā)邇s 1 丁屯|河P 1外第1比例 1500 us/Ov N比例5 Wiv比例5 WivX位羞|o pR加載國a| a侶rfeS |cAcj 01 Dcj r¥僮董 OAC 1 0 J DC -J r電年W1 V類型正弦1標(biāo)虐1自動J國Ext. Triggerr五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.示波器的輝度不要過量。2.調(diào)

12、節(jié)儀器旋鈕時(shí).動作不要過猛。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）。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與圖象I.1 . -1.0 X f卜、打俐；T'Af-II'-”一# .序號R(KQ)C( PF)T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)信號發(fā)生器的輸入電壓不穩(wěn)定等。七、實(shí)驗(yàn)思考題1.什么樣的電信號可作為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：階躍信號可作為RC 一階電路零輸入響應(yīng)激勵(lì)源;脈沖信號可作為RC 一階電路零狀態(tài)響應(yīng)激勵(lì)源;正弦信號可作為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？它們在方波序列脈沖 的激勵(lì)下.其輸出信號波形的變化規(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)律功用輸出信一個(gè)簡