一阶动态电路的响应测试二

1、HUNAN UNIVERSITY电路实验报 告学生姓名 雷锋 学生学号 qq:445427999 专业班级 计科1403 指导老师 汪原 2015 年11 月24 日一.实验题目：一阶动态电路的响应测试二；二.实验内容：1研究RC电路的方波响应。选择T/RC比值分别为10、5、1时，电路参数： R=3K，C=0.1µF。（注：T周期） 2、观测积分电路的Ui(t)和Uc(t)的波形，记录频率对波形的影响，从波形图上测量时间常数。积分电路的输入信号是方波，Vp-p=3V。 3、观察微分电路的Ui(t)和UR(t)的波形，记录频率对波形的影响。微分电路的输入信号也是方波，Vp-p=3V。

2、三.实验摘要：1. 了解RC电路的积分电路波形和微分电路波形，观察频率对波形的影响；2.再次熟悉示波器的使用，学会示波器的基本操作和从示波器中获取信息；四.实验环境：本次实验用到的仪器和元件分别是：1. 示波器，型号为DPO 2012B;2. 函数信号发生器，型号为DG1022U；3.3k的电阻1个、.01uF无极电容一个，导线若干；五.实验原理：含有L、C储能元件(动态元件)的电路，其响应可用微分方程求解。凡是可用一阶微分方程描述的电路，称为一阶电路。一阶电路可由一个动态元件和多个电阻元件组成。 1RC电路的方波响应 动态电路的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，要用普通示

3、波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。 RC串联电路零状态响应和零输入响应的多次过程如图所示。方波的前沿相当于给电路一个阶跃输入，其响应就是零状态；方波的后沿相当于在电容具有初始值uC(0-)时把电源用短路置换，这时电路响应转换成零输入响应。 2时间常数

4、的测定     时间常数是反映过渡过程快慢的物理量。值越大，暂态响应所持续的时间越长，即过渡过程的时间越长；反之，值越小，过渡过程的时间越短。 t值可由公式=RC算得，而当电路参数未知时，则可从响应的波形上估算出来。以RC充放电电路为例，设时间坐标单位t确定，对于充电曲线来说，幅值上升到终值的63.2%所对应的时间为一个，如“零状态”图所示；对于放电曲线，幅值下降到初值的36.8%所对应的时间为一个，如“零输入”图所示。     另外，RC串联电路的时间常数也可从i-t曲线上，任意选取两点P(i

5、1 t1)和Q(i2 t2)，如图9-3所示，利用关系式： =(t2-t1)/Ln(i1/i2) 算出。实验电路图：1.积分电路：输出信号电压与输入信号电压的积分成正比；2.微分电路：输出信号电压与输入信号电压的微分成正比六.实验步骤和数据记录：实验步骤：1.选出电阻，阻值为3K。可根据色标法读出电阻的阻值；选出0.1F电容；2.打开示波器，进行仪器自检，并按照实验要求设置好测量模式。3.按照电路图在面包板上连接电路；4.打开函数发生器，设置峰峰值为3V，周期为0.3ms，占空比50%；5.电路准确无误，从函数发生器输出信号后，用示波器测量电容和电阻串联

6、后的两端的波形以及电阻两端的波形；6.更改周期为1.5ms,3ms继续记录波形；7.改为积分电路重复46步骤；8.用可移动磁盘记录波形，带回进行分析。数据记录：原理：当R= 3k，C=0.1F时，=RC=0.3ms，T、f与T/的关系如下表：F(Hz)3333666.7333.3T(ms)0.31.53.0T/1510波形图：1.积分电路： T=0.3ms, T/=1时； T=1.5ms, T/=5时； T=3.0ms, T/=10时；数据记录：T/RC输入信号周期（ms）输入信号频率（Hz）响应信号Vpp（v）响应信号周期（ms）响应信号频率（Hz）周期理论值与测量值的误差103.0333.

7、33.1602.999333.40.33%51.5666.73.0801.500666.8010.333333.0800.29933340.33%时间常数：=0.28ms；2.微分电路： T=0.3ms, T/=1时； T=1.5ms, T/=5时； T=3.0ms, T/=10时；（数据设置有误，此为借用图）T/RC输入信号周期（ms）输入信号频率（Hz）响应信号Vpp（v）响应信号周期（ms）响应信号频率（Hz）周期理论值与测量值的误差103.0333.33.1602.999333.40.33%51.5666.73.0801.500666.8010.333333.0800.29933340.33%七.实验结果分析实验测得在误差范围内，时间常数=0.28ms;结果的误差也有可能是电阻电容标称值与实际值有偏差造成的；八.实验总结：通过这次实验