實(shí)驗(yàn)八一階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)測(cè)試

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1、電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)八一階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)測(cè)試學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)老師2015年11月20日一、實(shí)驗(yàn)題目——一階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)的測(cè)試二、實(shí)驗(yàn)摘要（關(guān)鍵信息）1.研究RC電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)。用示波器觀察響應(yīng)過(guò)程。電路參數(shù)：R=100KQ>C=10uF.V=4VO2.從響應(yīng)波形圖屮測(cè)量時(shí)間常數(shù)t和電容的充放電時(shí)間Tu和Td。求充電Tu/t,放電Td/To3.記錄數(shù)據(jù)包括：測(cè)量充電、放電的時(shí)間常數(shù)丫時(shí)對(duì)應(yīng)的波形圖，用光標(biāo)顯示出測(cè)雖結(jié)果。測(cè)量充電時(shí)間Tu和放電時(shí)間Td時(shí)對(duì)應(yīng)的波形圖，用光標(biāo)指示測(cè)量結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境（儀器用品等）100KQ色環(huán)電阻一個(gè)，10uF電容一個(gè)，導(dǎo)線若干，面包板

2、，臺(tái)式五位半自動(dòng)最程數(shù)字萬(wàn)用表LINI-TUT805A,可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（1T6302）,示波器AgilentDSO-X2012Ao四、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)電路1.RC電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)1）電路屮某時(shí)刻的電感電流和電容電壓稱為該時(shí)刻的電路狀態(tài)。t二0時(shí)，電容電壓uc（0）稱為電路的初始狀:態(tài)。2）在沒(méi)有外加激勵(lì)時(shí)，僅由t二0零時(shí)刻的非零初始狀態(tài)引起的響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)，它収決于初始狀態(tài)和電路特性（通過(guò)時(shí)間常數(shù)丫二RC來(lái)體現(xiàn)），這種響應(yīng)時(shí)隨吋間按指數(shù)規(guī)律衰減的。3）在零初始狀態(tài)時(shí)僅由在10時(shí)刻施加于電路的激勵(lì)引起的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)，它取決于外加激勵(lì)和電路特性，這種響應(yīng)是山零開(kāi)始隨時(shí)間

3、按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)的。4）線性動(dòng)態(tài)電路的完全響應(yīng)為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)Z和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的血次變化過(guò)程。要用普通示波辭觀察過(guò)渡過(guò)程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，就必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，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(lì)信號(hào)；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)。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,那么電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下，它的響應(yīng)就和總流電接通與斷開(kāi)的過(guò)渡過(guò)程是基本相同的1.時(shí)間常數(shù)丫的測(cè)定方法：用示波器測(cè)量零輸入響應(yīng)的波形，根據(jù)一?階微分方程的求解得知uc=Um*e—t/

4、RC=Um*e-t/t，當(dāng)t=T時(shí)，即t為電容放電時(shí)間,Uc(t)=0.368Um=l.472V(Um=4V)o此吋所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于t。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um=2.528V(Um=4V)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，即電容充電的時(shí)間t。2.充放電時(shí)間測(cè)定方法：充電：當(dāng)電壓達(dá)到充電最大值,接近Um時(shí)，記錄Tu。放電：當(dāng)電壓約為0時(shí)，記錄Td。五、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄1.按如圖所示的電路圖在連接好電路，測(cè)量電容C的兩端電壓變化，即一階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)測(cè)試。2.用示波器測(cè)量電容兩端的電壓，示波器的測(cè)量模式調(diào)整為追蹤。1.打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，將開(kāi)關(guān)和電壓源端相接觸，使電容充電，用示波器記錄電容充電

5、時(shí)的電壓變化。2.將開(kāi)關(guān)和另一端相接觸，使電容放電，用示波器記錄電容放電時(shí)的電壓變化。數(shù)據(jù)記錄如F：R二101?623kQC=10.29uF充電時(shí)波形圖:DS0-X2012A,MY53280704.FriNw2017:55:442015DS0-X2012A,MY53280704FriNw201749:462015充電時(shí)：充電時(shí)間Tu=5.88s,時(shí)間常數(shù)t=1.lOs.Tu/t=5.34545.放電時(shí)波形圖:DS0?X2012AMY53280704:FnNov2017:51:36201511.00V/-5.000s1.000s/停止?jié)L動(dòng):遼:Agilent采察標(biāo)堆倶式10.0kSa/s2

6、通道主DC10.0:1DC1.00:1光?標(biāo)AX:+5020000000000$+3.94133Vm13.44mVAY:?3.95475VDS0?X2012AMT53280704:FriNov201752322015光標(biāo)設(shè)豈英單X1源缸位11.00V/2停止AY:光標(biāo)X1慎式追蹤DCDC-5000s1.000s/X1:-7.840000000$X2:-2.820000000s滾動(dòng)光標(biāo)設(shè)置菜單:癸:Agilent采寅標(biāo)復(fù)模式10.0kSa/$通道H10.0:11.00:1光標(biāo)ii+1.040000000000sY1(D：+3.94133V+1.47399V慎式X1源X2源Q光標(biāo)單位IXW.

7、840000000T追蹤11X2?■[X2:-6.800000000s-2.46725V放電時(shí)：放電時(shí)間Td=5.02s,時(shí)間常數(shù)t=1.04soTd/t=4.8269.六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和分析通過(guò)預(yù)習(xí)可知時(shí)間常數(shù)t=RC=100KQ*10uF=1s,實(shí)際測(cè)得R=101.623kQ,C=10.29uF,t=RC=101.623KQ*10.29uF=1.0457s。實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)充電時(shí)間常數(shù)21?10s,放電時(shí)間常數(shù)t=1.04s,在誤差