RC一階電路的過渡過程實驗原理-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯RC一階電路的過渡過程實驗原理-基礎(chǔ)電子1．RC過渡過程是動態(tài)的單次變化過程。要用普通示波器觀察過渡過程和測量有關(guān)的參數(shù)，就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信號，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵信號，利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負階躍激勵信號。只要選擇方波的重復(fù)周期遠大于電路的時間常數(shù)t，那么電路在周期性的方波脈沖信號的激勵下，它的響應(yīng)就和直流電接通與斷開的過渡過程是基本相同的。2．圖1(b)所示的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，其變化的快慢取決于電路的時間常數(shù)t。

圖1RC一階電路充放電過程示意圖

3．時間常數(shù)t的測定方法。用示波器測量零輸入響應(yīng)的波形如圖1(a)所示。根據(jù)一階微分方程的求解可知，UC=Ume-t/RC=Ume-t/t。當(dāng)t=T時，UC(T)=0.368Um。此時，所對應(yīng)的時間就等于T，亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um，所對應(yīng)的時間測得，如圖1(c)所示。4．微分電路和積分電路是RC過渡過程中較為典型的電路，它對電路元件的參數(shù)和輸入信號的周期都有特定的要求。對于一個簡單的RC串聯(lián)電路，在方波脈沖的重復(fù)激勵下，當(dāng)滿足T＝RC《T/2時（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)輸出時，則該電路就是一個微分電路，因為此時電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的微分成正此，如圖2(a)所示。利用微分電路可以將方波變成尖脈沖。

圖２微分電路及積分電路的實驗電路

在圖2(a)中，根據(jù)基爾霍夫電壓定律及元件特性，有ui＝uc(t)＋uR(t)，而uR＝Ri(t)，i(t)=.如果電路元件R與C的參數(shù)選擇滿足關(guān)系uc(t)》uR(t),ui(t)≈uc(t)那么

即輸出電壓uR(t)與輸入電壓ui(t)成近似微分關(guān)系。若將圖2(a)中的R與C位置調(diào)換，如圖2(b)所示，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》T/2，則該RC電路稱為積分電路，因為此時電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的積分成正比。利用積分電路可以將方波變成三角波。在圖2(b)所示電路中，如果t＝uc(t)《Ri(t)，也就是使時間常數(shù)t＝RC》T/2，則可近似地認為Ri(t)≈ui(t)，此時輸出電壓即輸出電壓與輸入電壓呈積分關(guān)系。從