實驗3 RC一階電路的響應及其應用

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1、第1篇常規(guī)實驗實驗三一階RC電路的響應及其應用實驗三一階RC電路的響應及其應用一、實驗目的1．觀察一階RC電路的零輸入響應、零狀態(tài)響應、全響應。2．掌握示波器的使用方法，學習用示波器測繪電路的輸出波形及電路參數(shù)。3．了解微分電路、積分電路的特性。二、實驗器材1．1臺型號為RTDG－3A或RTDG－4B的電工技術實驗臺2．1塊型號為RTDG－02的RC一階電路實驗板3．1臺型號為SS－7802A的雙蹤示波器4．1臺型號為RTZN01智能函數(shù)信號發(fā)生器三、實驗內(nèi)容1．用示波器觀察一階RC電路的響應，測定時間常數(shù)τ。一階RC電路的響應是

2、由于在電路里儲能元件電容器中儲存的能量不能突變引起的，當電容在充、放電時，電容電壓將會按照指數(shù)規(guī)律變化。用示波器可以觀察到電容電壓的變化規(guī)律、并可測定時間常數(shù)。2．用示波器觀察積分電路、微分電路的輸出波形。四、實驗原理一階RC電路的暫態(tài)過程，是電容器逐步儲存或釋放能量的漸變過程。暫態(tài)過程是十分短暫的單次變化過程，為清晰地觀察一階電路的暫態(tài)響應，我們應用函數(shù)信號發(fā)生器輸出的矩形脈沖信號來模擬階躍激勵信號，即令函數(shù)信號發(fā)生器輸出矩形波的上升沿作為RC電路在零狀態(tài)響應時的正階躍激勵信號；矩形波的下降沿作為RC電路在零輸入響應時的負階躍激

3、勵信號，這樣在示波器顯示屏中將會出現(xiàn)穩(wěn)定的一階電路響應的波形，由此可以按照圖3－2所示的方法，應用示波器測量電路的時間常數(shù)，時間常數(shù)即為充電到Q點（電容電壓正好為0.632Ucm）所花的時間n。圖3－1測定時間常數(shù)τ的原理圖圖3－2時間常數(shù)τ的測定第13頁第1篇常規(guī)實驗實驗三一階RC電路的響應及其應用圖3-3RC積分電路（τ=RC>>TP）圖3-4RC微分電路（τ=RC<

4、3—5所示。電路圖中左上方并聯(lián)的四個元件與其它的電路元件為串聯(lián)關系，中間位置的其余元件均為并聯(lián)關系。圖3－5一階、二階電路實驗線路板(2)閉合電工實驗臺左側(cè)面的總電源開關，按下實驗臺正面電源控制區(qū)的啟動按鍵，接通實驗臺主供電系統(tǒng)，這時實驗臺電源顯示燈點亮，三相電壓表指針指示三相電源輸出電壓數(shù)值。(3)閉合函數(shù)信號發(fā)生器的工作電源開關，函數(shù)信號發(fā)生器顯示屏中出現(xiàn)字母P，表示函數(shù)信號發(fā)生器處于準備工作狀態(tài)。在信號發(fā)生器的控制面板上按下波形選擇按鍵，當信號發(fā)生器的顯示屏上出現(xiàn)數(shù)字5后，按下數(shù)字鍵4，即選擇了方波信號輸出，這時信號發(fā)生器輸

5、出信號為方波信號，同時信號發(fā)生器自動設定輸出信號的頻率為1kHz，用導線將信號發(fā)生器的輸出端與實驗掛箱的信號輸入端聯(lián)接起來。第13頁第1篇常規(guī)實驗實驗三一階RC電路的響應及其應用(4)閉合雙蹤示波器的工作電源，調(diào)節(jié)顯示屏下方的調(diào)節(jié)旋鈕（輝度、字符顯示、聚焦），在示波器的顯示屏上調(diào)節(jié)出示波器的兩個掃描光標，用示波器專用的同軸電纜線將實驗掛箱中的實驗電路的輸入、輸出端分別接入示波器的采樣輸入通道1、采樣輸入通道2，然后調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出電壓幅值，用示波器監(jiān)測。將示波器的Y軸衰減旋鈕調(diào)至1V檔，在示波

6、器的顯示屏上觀測，使方波信號電壓的幅值在顯示屏的方格中占3個方格，即為方波信號電壓的幅值是3V。(5)在實驗電路板左上方串聯(lián)的元件中選擇電阻R=30kΩ、在并聯(lián)的元件中選擇電容C=2400pF，分別閉合相應的開關將選中的R與C接入實驗電路，調(diào)節(jié)示波器顯示屏中輸出信號的Y軸位移，使輸出信號的坐標軸與輸入信號的坐標軸相重合，在示波器顯示屏中同時觀察一階電路的激勵與響應（輸入與輸出）的波形，在表3—1中按照表中所給的時間間隔描繪出電路的響應（輸出）波形。(6)在示波器的控制面板上按下測量功能選擇按鍵ΔV-Δt-OFF，選擇示波器的時間間

7、隔測量Δt功能，選擇該功能時，在示波器顯示屏上會出現(xiàn)兩條垂直的測量光標H1、H2，同時在顯示屏下方的字符顯示中會出現(xiàn)Δt、1/Δt字符。按下光標跟蹤方式選擇按鍵TCK/C2，使測量光標H1、H2的頂端出現(xiàn)指示光點，這時轉(zhuǎn)動示波器的多功能旋鈕FUNCTION，顯示屏中的兩條測量光標將按照旋鈕轉(zhuǎn)動的方向同時移動。將測量光標H1移動到與輸出信號UC的起點位置相重合的地方（坐標軸的原點），再按動TCK/C2按鍵，選擇H2移動方式，（在H2光標的頂端出現(xiàn)指示光點，H1光標的頂端沒有指示光點），旋轉(zhuǎn)FUNCTION旋鈕，H2光標將開始移動，而

8、H1光標不會移動。將H2光標移動至輸出電壓最大值的0.632倍（0.632Ucm）處，這時在顯示屏左下方顯示的示波器時間間隔測量值Δt值即為一階電路的時間常數(shù)τ的數(shù)值，將測量結(jié)果記入表3—1中。表3－1時間常數(shù)τ的測定參數(shù)值波　　形　　圖RCτ輸入