实验四一阶R C 电路的响应及其应用

1、实验四 一阶R C 电路的响应及其应用一、实验目的1 观察一阶RC电路的零输入响应、零状态响应、全响应。2 掌握示波器的使用方法，学习用示波器测绘电路的输出波形及电路参数。3 了解微分电路、积分电路的特性。二、实验器材1 1台型号为RTDG3A或 RTDG4B 的电工技术实验台2 1块型号为 RTDG02的RC一阶电路实验板3 1台型号为 SS7802A 的双踪示波器4 1台型号为 RTZN01 智能函数信号发生器三、实验内容1 用示波器观察一阶RC电路的响应，测定时间常数。一阶RC电路的响应是由于在电路里储能元件电容器中储存的能量不能突变引起的，当电容在充、放电时，电容电压将会按照指数规律变

2、化。用示波器可以观察到电容电压的变化规律、并可测定时间常数。2 用示波器观察积分电路、微分电路的输出波形。四、实验原理一阶RC 电路的暂态过程，是电容器逐步储存或释放能量的渐变过程。 暂态过程是十分短暂的单次变化过程，为清晰地观察一阶电路的暂态响应，我们应用函数信号发生器输出的矩形脉冲信号来模拟阶跃激励信号， 即令函数信号发生器输出矩形波的上升沿作为RC 电路在零状态响应时的正阶跃激励信号； 矩形波的下降沿作为RC 电路在零输入响应时的负阶跃激励信号， 这样在示波器显示屏中将会出现稳定的一阶电路响应的波形，由此可以按照图32所示的方法，应用示波器测量电路的时间常数，时间常数即为充电到Q点（电容

3、电压正好为0.632Ucm）所花的时间n 。 图31 测定时间常数的原理图 图32 时间常数的测定 图3-3 RC积分电路（ = RC TP ） 图3-4 RC微分电路（ = RC 方波作用时间TP ，本次实验中，我们选择R = 30 k、C = 0.1F，闭合相应的开关，将选择的R、C元件接入电路，使电路满足积分电路构成的条件，电路输入信号仍为方波信号，在方波信号的作用下，观察一阶电路响应的波形，并将波形定性描绘在表32中。(2) 调节电路参数，令一阶电路的时间常数 方波作用时间TP ，本次实验中，我们在电路板左上方的串联元件中选择C = 0.01F，在电路板中间的并联元件中选择R = 1

4、k，闭合相应的开关，将选择的R、C元件接入电路，使电路满足微分电路的条件，在方波信号作用下，观察一阶电路响应的波形，并将波形定性描绘在表32中。表32 RC积分电路与微分电路电路形式参数值波形图RC输入信号波形输出信号波形RC积分电路RC微分电路六、注意事项 (1) 实验前需要做充分的准备：预习实验内容，写出预习报告。无预习报告者不得进入实验室做实验。(2) 在使用示波器时，显示屏扫描光标的辉度不应过亮，应将辉度调节旋钮适度调节，使示波器光标辉度合适即可，以延长示波管的使用寿命。(3) 在调节电子仪器各旋钮时，调节动作不应过猛，以避免仪器损坏。(4) 在测量时间常数时，应先行计算出0.632

5、U cm 的数值。(5) 在使用示波器的测量功能时，应注意测量光标H1、H2的相对位置，如果测量光标H1、H2的位置确定有误，显示屏中测量值t的数值前会出现负号。(6) 在实验连线中、检查实验连线时以及实验结束后拆线时，均应切断电源，在断电状态下操作。(7) 信号源的接地端应与示波器的接地端联接在一起（称共地），以防外界干扰信号影响测量的准确性。(8) 实验完毕，拆线时用力不要过猛，以防拔断导线，最好是轻轻的旋拔。做完实验后，收拾好实验设备与器材，经实验指导老师检查并签字后方可离开实验室。七、实验预习要求(1) 什么样的电信号可作为一阶RC电路零输入响应、零状态响应和全响应的激励信号？(2) 已知一阶RC电路的R = 30k，C = 0.01F，试计算时间常数，并根据 的物理意义，拟定时间常数 的测量方案。(3) 构成积分电路和微分电路的条件是什么？ 它们在矩形脉冲信号的激励下，输出信号波形的变化规律如何？ 这两种电路有何作用？八、实验报告要求(1) 画出实验原理图。(2) 根据一阶电路的参数，计算时间常数 的数值，并与实验中测量出的 值做对