RC串联电路的方波响应.doc

RC串联电路的方波响应实验目的：1. 探究：当一列占空比为50%的方波输入RC串联电路时，会有什么样的输出波形？2. 熟悉示波器和信号发生器的应用；3. 回顾电容的充放电过程，加深对电容性能的认识。实验器材：数字信号发生器、数字示波器、电阻、电容、数字万用表实验电路： 图一 图二实验内容： 1. 选择的电阻与电容值分别为：R=10K，C=4.7uF；2. 低通RC电路的研究：a. 按照图一所示连接电路，V1连接信号发生器，V2连接示波器；b. 用信号发生器发出Vpp=10V，占空比为50%，频率为1KHz的方波，观察信号发生器的输出信号；c. 改变输入波形的频率，并记录输出波形及对应频率的输出信号的Vpp;3. 高通RC电路的研究：a. 按照图二所示连接电路，V1连接信号发生器，V2连接示波器；b. 用信号发生器发出Vpp=10V，占空比为50%，频率为1KHz的方波，观察信号发生器的输出信号；c. 改变输入波形的频率，并记录输出波形及对应频率的输出信号的Vpp;实验结果记录及分析：低通RC电路实验结果如下：频率1Hz10Hz20Hz60HzVpp（in）/v/13.8612.2810.2Vpp（out）/v/10.4909.3106.530波形频率/Hz3001K100K500KVpp（in）/v10.210.210.210.2Vpp（out）/v1.58005740.2300.120波形高通RC电路实验结果如下：频率/Hz11001K1MVpp（in）/v10.410.110.310.2Vpp（out）/v10.210.210.210.2输入波形输出波形分析：在两个电路中，=RC=0.047s ，Tw =0.5*T=0.5*1/f，当f=10.63Hz时，Tw=一 低通电路当f=1Hz时，因为Tw，电容的充电速度很快，因而图1中电容电压应该出现陡峭上升，且电容两端电压上升到输入电压值的时候，电压完全加在电容两端，输出电压维持不变。当方波电压下降时，输入端电压为0，电容两端迅速放电，两端电压陡峭下降，因而输出信号和方波应该会比较接近。实验中所得到的图像，由于示波器打在了AC档而出现了微分现象。f=10Hz时，Tw， 电容充放电的速度变慢，不能突变，所以不再像方波；10Hzff100Hz时，Tw， 由于频率的增高，输出信号更加趋近于三角波；当f100K时，因为频率太高，电容两端电压更加小，而且基本没有规律。二 高通电路f=1Hz时，Tw。当方波电压上升时，因为电容两端电压不能突变，所以输入端的电压瞬间加到电阻两端，因此形成了类似于冲激信号的信号。当电阻电压上升后，因为Tw，电容迅速充电，电阻上的电压迅速下降到0。当方波信号电压下降，还是由于电容电压不能突变，仍然保持最大值,所以电阻电压变为反向最大值,输出负的冲激信号。由于f10Hz,图像与上图相似，但更加趋近方波；f100Hz,Tw,电容的充电速度非常慢，而输入信号频率很快，因电容基本来不及充放电，电阻两端的输出信号与方波近似。实验感悟1， 使用示波器时，要注意AC,DC档的选择；2， 用万用表测量电容值是应该选取AM档；3， 除了以上实验，还验证了万用表与信号发生器的内阻无穷大随便将1电阻，1电容，串联的1电阻1电容并联起来，输入了Vpp=2V，f=1KHz的正弦信号，输出端接上示波器，示波器