RC電路充放電研究

實驗五RC電路充放電研究【一】實驗?zāi)康糜^察RC一階電路得充放電現(xiàn)象。學(xué)習(xí)電路時間常數(shù)得測量方法。掌握有關(guān)微分電路與積分電路得概念?！径繉嶒灧椒á匐娐返眠^渡過程就是指從一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)所經(jīng)歷得變化過程,其變化十分短暫而且就是單次變化過程,對時間常數(shù)t較大得電路,可用慢掃描長余輝示波器觀察光點移動得軌跡。對時間常數(shù)T較小得電路,必須使這種單次變化得過程重復(fù)出現(xiàn)。為此,我們利用信號發(fā)生器輸出得方波來模擬階躍激勵信號,即令方波輸出得上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)得正階躍激勵信號;方波下降沿作為零輸入響應(yīng)得負階躍激勵信號,選擇方波得重復(fù)周期遠大于電路得時間常數(shù)T,就可以觀測電路得過渡過程。②在階躍信號下,RC-階電路得零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減與增長,其變化得快慢決定于電路得時間常數(shù)T。③時間常數(shù)T得測定方法：a根據(jù)-階微分方程得求解得知(2-38)當(dāng)t=T時,U0=0、368U,此時所對應(yīng)得時間就等于T。其零輸入響應(yīng)得波形如圖2-30(a)測試電路如圖2-30(b)-(b1)所示。b由零狀態(tài)響應(yīng)波形增長到0、632U所對應(yīng)得時間就等于t。其測試電路及波形如圖2-30(b)-(b2)與2-30(c)所示。(b2)(a) (b) (c)圖2-30RC一階電路與輸入信號得周期T有著特定得要求。H3tr,tfRC串聯(lián)電路,如果滿足t=RC?T/2(T為方波脈沖中得重復(fù)周期)，且由R端作為響應(yīng)輸出,這就成了一個微分電路。(2-39)由式(2-39)可知：電路得輸出信號電壓與輸入信號電壓得微分成正比。電路如圖圖2-31微積分電路如將圖2-31(a)中得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)得選擇滿足t=RC>>T/2條件時,則稱為積分電路。(2-40)由式(2-40)可知：電路得輸出電壓與輸入電壓得積分成正比。電路如圖2-31(b)所示,時間常數(shù)對波形得影響【三】實驗裝置①雙蹤示波器；②信號發(fā)生器或信號源；③可調(diào)電阻、電容?！舅摹繉嶒瀮?nèi)容實驗線路板如圖2-32所示，分析電路確定激勵與響應(yīng)端口所在得位置;確定響應(yīng)類型及元件得參數(shù)。在實驗線路板上選取R=10kQ,C=1000pF組成如圖2-30(b)所示得RC充放電電路,信號發(fā)生器輸出得方波信號電壓U=2V,頻率f=lkHz,示波器探頭將激勵源U與響應(yīng)U。得信號分別接至示波器得兩個輸入口丫人與丫b，在示波器上觀察激勵與響應(yīng)得變化規(guī)律,來測時間常數(shù)工，并繪制波形。適當(dāng)?shù)馗淖冸娙莼螂娮柚?觀察波形變化情況,記錄觀察到得現(xiàn)象。③選取R=10kQ,00、47uF,觀察并繪制響應(yīng)得波形，繼續(xù)增大C之值，定性地觀察對響應(yīng)得影響。選取R=100Q,C=0、luF組成如圖2-31(a)所示得微分電路，在同樣得方波激勵信號作用下,觀測并繪制激勵與響應(yīng)得波形。實驗要點電子儀器得調(diào)節(jié),動作要平緩,用力要適度。實驗前,需熟讀雙蹤示波器得使用說明,特別就是用雙蹤觀察波形時,要特別注意開關(guān),旋鈕得操作與調(diào)節(jié)。②信號源得接地端與示波器得接地端要連在一起(稱共地)。③示波器得輝度不應(yīng)過亮,尤其就是光點長期停留在熒光屏上不動時,應(yīng)將輝度調(diào)暗,以延長示波管得使用壽命?！疚濉繂栴}本實驗中，什么樣得電信號可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)與全響應(yīng)得激勵信號？已知RC一階電路R=100kQ,C=0、01pF,試計算時間常數(shù)工，并根據(jù)工值得物理意義，擬定測量工得方案。何謂積分電路與微分電路，它們必須具備什么條件？想一想有與實用意義？10KO.luF30K一3300pFTI—工苕工三rlT-TX1-THnool-TX1-T力勵激H日[---寸\1^°Q圖2-32阻容選頻網(wǎng)絡(luò)實驗板【六】實驗要求①根據(jù)實驗所得數(shù)