實(shí)驗(yàn)八 一階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)測(cè)試一.doc

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1、實(shí)驗(yàn)八一階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)測(cè)試一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)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)；學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)原理及電路圖1、實(shí)驗(yàn)原理：1）電路中某時(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=0時(shí)電感的初始電流iL（0）和電容電壓uc（0）稱為電路的初始狀態(tài)。在沒(méi)有外加激勵(lì)時(shí)，僅由t=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)，它取決于初始狀態(tài)和電路特性（通過(guò)時(shí)間常數(shù)τ=RC來(lái)體現(xiàn)），這種響應(yīng)時(shí)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減的。在零初始狀態(tài)時(shí)僅由在t0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

2、由零開(kāi)始隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)的。2）動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程。要用普通示波器觀察過(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)。3）時(shí)間常數(shù)τ的測(cè)定方法零狀態(tài)響應(yīng)：。當(dāng)t＝τ時(shí)，Uc(τ)＝0.632Um。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于τ。零輸入響應(yīng)：。當(dāng)t＝τ時(shí)，Uc(τ)＝0.368Um。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于τ。2、電路圖圖1三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境：面包板（SYB—130）、直流電源

3、（IT6302），一個(gè)100k?電阻、10uF的電容、單刀雙置開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、Tek示波器。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1）在面包板上將電路搭建如圖1所示，在直流電源面板上將輸入電壓設(shè)置好，分別為3V、50Hz。2）觀察示波器上的信號(hào)，將開(kāi)關(guān)撥至另一端是信號(hào)會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)整個(gè)過(guò)程完成后，按run/stop鍵，使得信號(hào)停止。3）分別對(duì)對(duì)充放電過(guò)程進(jìn)行2）操作，并用聯(lián)動(dòng)光標(biāo)測(cè)量充放電時(shí)間，及其對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)τ，記錄波形及數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析1.零狀態(tài)響應(yīng):當(dāng)t＝τ時(shí)，Uc(τ)＝0.632Um=0.632*3V=1.896V1)充電時(shí)間:T1=5.50s2)時(shí)間常數(shù)：τ1=

4、1.10s2.零輸入響應(yīng)：當(dāng)t＝τ時(shí)，Uc(τ)＝0.368Um=0.368*3V=1.104V。1)放電時(shí)間：T2=5.50s2)時(shí)間常數(shù)：τ2=1.10s3.分析：該實(shí)驗(yàn)中，T1=T2=5.50s，τ1=τ2=1.10s，有分析可知充放電的時(shí)間及其時(shí)間常數(shù)是相同的，故本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)據(jù)具有可靠性。時(shí)間常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值τ=RC=100k?*10uF=1s，則實(shí)驗(yàn)誤差為10%。而造成本次實(shí)驗(yàn)的誤差的大部分原因是示波器的設(shè)置后的精確度為0.02V，在測(cè)量時(shí)取Uc時(shí)存在一定誤差。該電容的電壓減小到原來(lái)的1/e需要的時(shí)間為1.10s,充放電時(shí)間為5.50s。六、實(shí)

5、驗(yàn)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我學(xué)會(huì)了用聯(lián)動(dòng)光標(biāo)來(lái)測(cè)量時(shí)間常數(shù)，測(cè)量方法就是在RC一階電路加入輸入信號(hào)，找到當(dāng)t＝τ時(shí)所對(duì)應(yīng)的Uc的那點(diǎn)，再對(duì)應(yīng)到橫坐標(biāo)的時(shí)間，就是時(shí)間常數(shù)了。