《一阶RC电路的时域响应实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一阶RC电路的时域响应实验（4页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、t = 0 +表示换路后的一瞬间，则换路定律图2.1矩形脉冲信号u i及不 同时间常数时的uC，uR波形CR(a)矩形脉冲信号U t (b)i(b) t 5t时的u波形pC(c) Tt时的u波形pPT(d) p时的u波形P一阶RC电路的时域响应实验目的1. 用实验方法研究和分析一阶RC电路的矩形脉冲响应及应用。 2学会用示波器测定时间常数。3. 学会正确使用函数信号发生器；学习双踪示波器的正确使用方法。.实验原理1 .换路定律电路从一个稳态变换到另一个稳态，需要一个过程，这个过程称为暂态(或瞬变过程)。这是由于电路中存在有电感和电容这类储能元件，当电源接通、断开或电路参数、结构改变 时，储能元
2、件能量的积累和释放都需要一定时间，所以电路不能立即达到新的稳态。我们把引起电路瞬变过程的这种电路变换称为换路。在分析时，我们假设换路是瞬间完 成的，为表述方便，用t = 0 -表示换路前一瞬间， 叙述如下：(1) 电容C上的电压U不能突变，即C u(0 + )二 U(0-)。cc(2) 电感L中的电流iL(o+) = iL(。-)。 利用换路定律可以确定换路后瞬间的电容电压和电感电流，从而确定电路各部分电压和电流 的初始值。2. RC电路和的暂态响应 本实验研究电子电路中用得较多的一阶 RC电路的暂态响应。在求解一阶电路(指用一阶线 性微分方程来描述电路特性的电路)的暂态应 时，可以用三要素法
3、(三要素指初始值 f (0+)、 稳态值f(8)和时间常数T )，三要素法公式的一 般形式f(t) = f(Q + f(o +)-f(Qe-t/T一阶 RC 电路根据电路有无初始储能及有无 外加激励源，可分为零状态响应、零输入响应和 全响应，电路中的电容电压Uc(t)、电流i(t)可 根据三要素法和换路定律求得。3. RC 电路的矩形脉冲响应 周期性的矩形脉冲信号(或称脉冲序列信号)在电子技术领域中应用很广，其波形如图2 1(a)所示。若将此信号加在电压初始值为零的RC串联电 路上，实质就是由电容连续充、放电的暂态过程，其响应是零输入响应、零状态响应还是全响应，将与电路的时间常数P和矩形脉冲宽
4、度tp的 相对大小有关。如果t ,则如图2.1 (b)所示，可看作是阶跃激励下的零状态响应和p零输入响应的交替过程。4. RC电路时域响应的应用如果选择适当的电路参数，使RC电路的时间常数兀，电阻两端的输出电压为图2.1 (c)所示的正负交变的尖峰波，此电路称为微分电路，如图2.2所示。电子线路中常应用这种电路把矩形脉冲变换为尖脉冲。图2.2电路，若n tp，且仍在电阻两端输出，则成为RC耦合电路，此时u波形中 pR没有直流分量，如图4.2.1 （d）所示。可见，电容C能隔去输入信号中的直流分量，仅使交流分量通过，因而这个电容叫隔直电容。这种电路在多级交流放大电路中常用作级间耦合电路。卬R J
5、Iu。（UJoo图 2.2 微分电路图 2.3 积分电路如果将RC电路的电容两端作为输出端，如图4.2.3所示，在电路参数满足 tp的条件下，即构 成积分电路，图4.2.4是其u和u （即u ）的波形。i oC由于时间常数P较大，在tt时间内，u的上升12C曲线只是指数曲线起始部分，可近似为一直线；在t = t2后，电容C缓慢放电，UC近似线性下降，所以 在周期性的矩形脉冲激励下，积分电路将输出一个三角 波信号。图2.4积分电路u|与uc的波形5用示波器测定时间常数的方法图2.5电路，适当选择电路参数，用双踪示波器的Y,和Y2通道，同时观察输入信号u12i输出信号u （即u），调节示波器，使u
6、与u的基线一致，幅度相同，并叠合成图2.5所 oCi o示波形，在u上找到0.632U处的Q点，则Q点在于水平方向对应的距离OP乘以示波器的 o时基标尺（t/cm）,即为常数P。实验板元件布置如图2.6所示。图2.5测定时间常数时u.和u波形图2.6实验板元件布置图io三实验仪器和设备RC 电路实验板（自制）、函数信号发生器（带功率输出）、双踪示波器。 四实验内容和步骤1测定 RC 电路的时间常数2观察积分电路波形3观察微分电路波形4观察 RC 耦合电路的波形五预习要求1. 拟出实验内容24的接线图（包括如何与函数信号发生器及示波器正确联接，注 意电子仪器的共地问题，参看第一章第3节有关内容），定性绘出上述几种电路的输出波形。2. 选取各实验内容所要求的电路参数。3. 比较图2.1和图2.4中u的波形有何不同，为什么？c4. 选定实验步骤2 中示波器有关旋钮的档位：Y 轴工作方式Y 轴输入耦合开关Y 轴衰减标尺时基标尺六.实验总结报告1. 将步骤2中测得的时间常数与计算值进行比较。2. 在坐标纸上描绘各实验内容所要求的波形图。3. 在电路参数己定的 RC 微分电路和积分电路中，当输入频率改变时，输出信号波形 是否改变？为什么？
一阶RC电路的时域响应实验
