rc一階電路的響應(yīng)測試--實(shí)驗(yàn)報(bào)告

《rc一階電路的響應(yīng)測試--實(shí)驗(yàn)報(bào)告》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、WORD文檔可編輯實(shí)驗(yàn)六　RC一階電路的響應(yīng)測試一、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)的測量方法。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)會用虛擬示波器觀測波形。二、原理說明　　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。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(fù)階躍激勵信號。只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時(shí)間

2、常數(shù)τ，那么電路在這樣的方波序列脈沖信號的激勵下，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?！　?.圖6-1（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，其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)τ?！　?.時(shí)間常數(shù)τ的測定方法用示波器測量零輸入響應(yīng)的波形如圖6-1(a)所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ。當(dāng)t＝τ時(shí)，Uc(τ)＝0.368Um。此時(shí)所對應(yīng)的時(shí)間就等于τ。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um所對應(yīng)的時(shí)間測得，如圖6-1(c)所示。技術(shù)資料專業(yè)分享WORD文檔可編輯(a)零

3、輸入響應(yīng)(b)RC一階電路(c)零狀態(tài)響應(yīng)圖6-14.微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的電路，它對電路元件參數(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)激勵下，當(dāng)滿足τ＝RC<<時(shí)（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，這就是一個(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。如圖6-2(a)所示。利用微分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。技術(shù)資料專業(yè)分享WORD文檔可編輯(a)微分電路(b)積分電路圖6-2若將圖6-2(a)中的R與C位置調(diào)換一下，如圖6-2(b)所示，由C兩端的電壓

4、作為響應(yīng)輸出。當(dāng)電路的參數(shù)滿足τ＝RC>>條件時(shí)，即稱為積分電路。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。利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成三角波。從輸入輸出波形來看，上述兩個(gè)電路均起著波形變換的作用，請?jiān)趯?shí)驗(yàn)過程仔細(xì)觀察與記錄。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1脈沖信號發(fā)生器12虛擬示波器13動態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板1HE-14四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線路板采用HE-14實(shí)驗(yàn)掛箱的“一階、二階動態(tài)電路”，如圖6-3所示，請認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開關(guān)的通斷位置等等。1.從電路板上選R＝10KΩ，C＝6800pF組成如圖6-2(b)技術(shù)資料專業(yè)分享

5、WORD文檔可編輯所示的RC充放電電路。ui為脈沖信號發(fā)生器輸出的Um＝3V、f＝1KHz的方波電壓信號，并通過兩根同軸電纜線，將激勵源ui和響應(yīng)uc的信號分別連至虛擬示波器接口箱的兩個(gè)輸入口CH1和CH2。這時(shí)可在示波器的屏幕上觀察到激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律，請測算出時(shí)間常數(shù)τ，并用方格紙按1:1的比例描繪波形。　　少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象?！　?.令R＝10KΩ，C＝0.01μF，觀察并描繪響應(yīng)的波形。繼續(xù)增大C之值，定性地觀察對響應(yīng)的影響。3.令C＝0.01μF，R＝100Ω，組成如圖6-2(a)所示的微分電路

6、。在同樣的方波激勵信號（Um＝3V，f＝1KHz）作用下，觀測并描繪激勵與響應(yīng)的波形。增減R之值，定性地觀察對響應(yīng)的影響，并作記錄。當(dāng)R增至1MΩ時(shí)，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？圖6-3動態(tài)電路、選頻電路實(shí)驗(yàn)板實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時(shí)，動作不要過快、過猛。實(shí)驗(yàn)前，需熟悉虛擬示波器的使用。2.信號源的接地端與虛擬示波器接口箱的接地端要連在一起（稱共地），以防外界干擾而影響測量的準(zhǔn)確性。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析技術(shù)資料專業(yè)分享WORD文檔可編輯步驟一對應(yīng)的虛擬示波器的圖像如上圖所示利用游標(biāo)測算得時(shí)間常數(shù)τ=57*10-6.與計(jì)算得到的時(shí)間常數(shù)τ=RC=

7、68*10-6相比，誤差不大，分析其主要原因來源于儀器誤差和人的生理誤差。技術(shù)資料專業(yè)分享WORD文檔可編輯步驟二對應(yīng)的虛擬示波器的圖像如上圖所示電路參數(shù)滿足τ>>T/2的條件，則成為積分電路。由于這種電路電容器充放電進(jìn)行得很慢，因此電阻R上的電壓ur(t)近似等于輸入電壓ui(t)，其輸出電壓uo(t)為：???上式表明，輸出電壓uo(t)與輸入電壓ui(t)近似地成積分關(guān)系此時(shí)電路將方波轉(zhuǎn)變成了三角波。步驟三對應(yīng)的虛擬示波器的圖像如上圖所示取RC串聯(lián)電路中的電阻兩端為輸出端，并選擇適當(dāng)?shù)碾娐穮?shù)使時(shí)間常數(shù)τ<

8、此電容器C上的電壓uc(t)接近等于輸入電壓ui(t)，這時(shí)輸出電壓為：上式表明