电路分析C实验五、一阶设计实验.ppt

设计性实验报告要求： (1).实验目的 (2).设计要求 (3).电路设计 叙述工作原理，画出电路图，计算并确定元件 参数。 (4).测试数据及分析 简述调试方式。 记录测试数据，并绘出所观察到的输出波形 图。 分析实验结果，得出相应结论。 (5) 调试过程中所遇到的问题及解决方法。 设计性实验一 一阶网络响应特性的研究 实验目的 l研究一阶RC电路的零状态响应和 零输入响应的基本规律和特点。 l理解时间常数对响应波形的影响 。 l掌握有关积分电路和微分电路的概 念。 设计任务 1、设计一个RC充放电路 2、设计一个积分电路 3、设计一个微分电路 l l 1 1、设计一个、设计一个RCRC充放电路充放电路 l输入信号为恒定电压Us= 5V l时间常数在0.4s-1s之间 l2、设计一个积分、微分电路 l设计一个由Upp=6v,f=1kHz方波信号 激励的积分、微分电路 . l要求积分电路的时间常数 10T l要求微电路的时间常数 T/10 设计 条件 C R 10T mS 设计 条件 C R T/10 mS 设计条件 C R 在0.4s-1s 之间 l输入信号为恒定电压Us= 5V l时间常数在0.4s-1s之间 l用示波器观察电容电压Uc变化规律 ，分别记录零状态响应和零输入响 应的波形。 l注:选择一组参数 1 1、设计一个、设计一个RCRC充放电路充放电路 一阶RC电路图 l当t=0时，开关K打向1位置，此时为 一阶RC电路的零状态响应，即RC 充电电路 。 l在充电的过程中，电容电压uC随时 间按指数规律上升，上升的速度取 决于电路中的时间常数，即R或C的 参数越大，时间常数也越大，电容 充电的时间也越长，当t=5时， uC=0.993uS，一般认为已上升到5V 的值。 l当开关K由1位置打向2位置，此时为 一阶RC电路的零输入响应，即RC 放电电路 。 l在放电的过程中，电容电压初始值 为u0=5V，电容电压随时间按指数规 律衰减，衰减的速度取决于电路中 的时间常数，即R或C的参数越大， 时间常数也越大，电容放电的时间 也越长，当t=5时，uC=0.007u0， 一般认为电容电压u0已衰减到0。 注意事项 l用示波器观察响应时，应注意以下几点： l1、在使用CH1/2通道时，正确的选择耦合模式 ，这 时应将它选择在直流耦合模式 。 l2 、正确的选择垂直刻度：电压的量程挡要合适。 l3 、正确的选择水平刻度 ：扫描时间要选取适当，扫 描位置应置于S档，当扫描亮点开始在荧光屏右端出 现时，立即改变开关K的位置，以便观察完整的响应 扫描波形。 l以滚动模式显示波形 （在示波器的水平设置菜单中 调出滚动模式）。 2、设计一个微分电路 l设计一个由Upp=6v,f=1kHz方 波信号激励的微分电路,要求微 电路的时间常数 (T为方波信号的周期) l分别记录U(t)、UR(t)的波形。 l当f和C保持不变，改变R 注:(选择二组不同的R值) 微分电路实验图 微分电路输入、输出波形 l(1)在t=0时，因电容上电压不能突变（来不及 充电，相当于短路，uC0），输入电压us全 降在电阻R上，即uR6V。随后（t0），电 容C的电压按指数规律快速充电上升，输出电 压随之按指数规律下降（因uRusuC）， 经过大约3（RC）时，uC=6V，uR=0， 的值愈小，此过程愈快，输出正脉冲愈窄。 （2）t=T/2时，uS由6V0,相当于输入端被 短路，电容开始按指数规律经电阻R放电，刚 开始，电容C来不及放电，它的左端（正电） 接地 ，所以uR6V，之后uO随电容的放电 也按指数规律减小，同样经过大约3后，放 电完毕，输出一个负脉冲。 3、设计一个积分电路 l设计一个由Upp=6v,f=1khz方 波信号激励的积分电路,要求积 分电路的时间常数 l(T为方波信号的周期) l分别记录U(t)、Uc(t)的波形 l当f和C保持不变，改变R 注:（选择二组不同的R值) 积分电路实验图 积分电路输入、输出波形 lt=0, uS由06V，因电容上电压不能突变，uC0 l0 tT/2，电容开始充电，uC按指数规律上升，由 于10T，电容充电非常缓慢，uC上升很小， uCuR。 l3）t=T/2时，uS由60，相当于输入端被短路， 电容R缓慢放电，uC按指数规律下降。 l在方波到来期间，电容只是缓慢充电，u0还未上升 到6V时，方波就消失，电容开始放电，而且越大 ，锯齿波越接近三角波。输出波形是对输入波形积 分运算的结果。 注意事项 l1、在观察uS（t ）和uc（t）的波形时， 由于两者幅度相差较大，因此要注意调 节垂直刻度的量限。 l2、信号源的“地线”要和示波器的“地线” 接在一起。 l3、可使用示波器的储存或调出功能 ， 将二组不同的参数结果储存，以便观察 、对比、分析。 实验仪器 l直流稳压电源 l数字示波器 l数字万用表 l实验箱 注意： l在电路未连接完成或未检查前，不 要通电。 l实验结束时,请将与实验板的 连线拆除,但不要拆除连接仪 器上的连线！ l请将实验台桌收拾好，老师 检查后，方可离开。 RC充放电路元件选取范围 l电容:10uF 47uF 100uF 2.2uF 4.7uF l112 号 10uF 47uF 2.2uF l1326号 100uF 4.7uF 10uF l2738号 47uF 2.2uF 100uF l先选定C，再选择1组R值 微分电路元件选取范围 l电容: 0.1uF 0.01uF 0.022uF l112 号 0.1uF l1326号 0.01uF l2738号 0.022uF l保持f和C不变，改变R,选择二组不 同的R值 积分电路元件选取范围 l电容:10uF 47uF 100uF l112 号