电路技术实验：4-5 一阶电路时域响应的测试

1、国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 4.5 4.5 一阶电路时域响应的测量一阶电路时域响应的测量 三种响应三种响应: :零状态响应、零输入响应、全响应零状态响应、零输入响应、全响应国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 一一. .实验目的实验目的1. 进一步掌握一阶进一步掌握一阶RC电路的电路的零状态、零输入和全响应零状态、零输入和全响应。2. 掌握一阶电路时间常数的测定方法掌握一阶电路时间常数的测定方法 。3. 研究电路参数对响应的影响。研究电路参数对响应的影响

2、。4.5 一阶电路时域响应的测量一阶电路时域响应的测量国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 二、实验原理二、实验原理1. 1. 一阶电路的概念一阶电路的概念用一阶微分方程描述的电路用一阶微分方程描述的电路RRCL三种响应三种响应: :零状态响应、零输入响应、全响应零状态响应、零输入响应、全响应4.5 一阶电路时域响应的测量一阶电路时域响应的测量国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 工程上当工程上当t5时可以看成稳态时可以看成稳态l 零状态响应零状态响应 储能元件的

3、初始值为储能元件的初始值为零，仅仅由输入激励引起零，仅仅由输入激励引起的响应的响应 tCSutU1e 时间常数时间常数: :=RC1SR+-usic+-2C(0)t uc(t)tus0.632usuc(t)二、实验原理二、实验原理国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 l零输入响应零输入响应 电路在无激励情况下，由储电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应。能元件的初始状态引起的响应。 tCCutu0e (0)t uc(t)tus0.368us工程上当工程上当t5t5时可以看成稳态时可以看成稳态uc(t)1SR+-usi

4、c+-2C二、实验原理二、实验原理国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 l全响应全响应 电路在输入激励和储能电路在输入激励和储能元件的初始储能共同作用下元件的初始储能共同作用下引起的响应引起的响应 00tCCCCutuueu(t) uc(t)tus全响应全响应5101SR+-usic+- -2Cuc(t)二、实验原理二、实验原理国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 2 . 几种响应及其波形的实验观察几种响应及其波形的实验观察用周期性的方波（低电平设为零电压）代替开

5、关和直用周期性的方波（低电平设为零电压）代替开关和直流激励。流激励。1SR+-usic+- -2Cuc(t)uc(t)tusus(t)ust00二、实验原理二、实验原理直流偏移直流偏移国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 1SR+-usic+- -2Cuc(t)方波信号的频率选择方波信号的频率选择?uc(t)tusus(t)ust对零输入、零状态对零输入、零状态响应：响应：取取T=10555对全响应对全响应：取取T=2002 . 几种响应及其波形的实验观察几种响应及其波形的实验观察二、实验原理二、实验原理国家工科电工电子基础教学

6、基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 uC(t)波形波形uS(t)波形波形us+ +- -R- -C+ +uO面包板面包板2 . 几种响应及其波形的实验观察几种响应及其波形的实验观察示波器用双踪观测方式示波器用双踪观测方式国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 面包板介绍：面包板介绍：正面正面背面背面返返 回回+ +- - -+ +uOui国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 三、实验内容三、实验内容610000.01 10

7、0.01msRCt1. RC一阶电路零输入、零状态响应一阶电路零输入、零状态响应RC函数发生器函数发生器RC函数发生器函数发生器示波器示波器 用函数发生器输出方波信号用函数发生器输出方波信号（叠加（叠加2V直流），直流），Upp=4V，选择合适频率，选择合适频率，用示波器观用示波器观察响应的波形，察响应的波形，绘出绘出us(t)、uC(t) 的波形的波形，并，并测出时间常测出时间常数数。建议选取建议选取R=1k，C=0.01F。us(t)4Vt(1)(1)频率选择？频率选择？ R=1k，C=0.01F。取取T=10=0.1ms110fKHzT国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学

8、基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 三、实验内容三、实验内容t1. RC一阶电路零输入、零状态响应一阶电路零输入、零状态响应RC函数发生器函数发生器RC函数发生器函数发生器示波器示波器 用函数发生器输出方波信号用函数发生器输出方波信号（叠加（叠加2V直流），直流），Upp=4V，选择合适频率，选择合适频率，用示波器观用示波器观察响应的波形，察响应的波形，绘出绘出us(t)、uC(t) 的波形的波形，并，并测出时间常测出时间常数数。uc(t)tus(t)4Vt4V零状态响应零状态响应零输入响应零输入响应(2)(2)画波形？画波形？国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教

9、学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 三、实验内容三、实验内容0.632 4t1. RC一阶电路零输入、零状态响应一阶电路零输入、零状态响应RC函数发生器函数发生器RC函数发生器函数发生器示波器示波器 用函数发生器输出方波信号（叠用函数发生器输出方波信号（叠加加2V直流），直流），Upp=4V，选择合适选择合适频率，频率，用示波器观察响应的波形，用示波器观察响应的波形，绘出绘出us(t)、uC(t) 的波形的波形，并，并测出时测出时间常数间常数。(3)(3)测时间常数？测时间常数？4V国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学

10、示范中心 tt 建议选取建议选取R=1k、C=0.01F ，用函数发生，用函数发生器输出方波信号，器输出方波信号，Upp=4V, ,取取周期周期T=2。在示波在示波器上观察激励与响应的变化规律，器上观察激励与响应的变化规律，并在同一坐标并在同一坐标系下定量的绘出系下定量的绘出us(t)、uC(t) 的波形。的波形。三、实验内容三、实验内容国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 uc(t)tusus(t)ust全响应全响应零输入响应零输入响应00国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实

11、验教学示范中心 色环电阻的识别色环电阻的识别精度精度倍率倍率第三位数第三位数第二位数第二位数第一位数第一位数国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 色环电阻颜色含义色环电阻颜色含义颜色颜色有效值有效值倍率倍率误差误差颜色颜色有效值有效值倍率倍率误差误差棕棕11011%紫紫71070.1%红红21022%灰灰8108橙橙3103白白9109黄黄4104黑黑0100绿绿51050.5%金金10-110%蓝蓝61060.25%银银10-220%国家工科电工电子基础教学基地国家工科电工电子基础教学基地 国家级实验教学示范中心国家级实验教学示范中心 用数码表示电容大小，前两位为容量有效用数码表示电容大小，前两位为容量有效数字，第三位是倍乘数，若第三位为数字，第三位是倍乘数，若第三位为0时时，表表示示10-1，单位一律是单位一律是pF，如如： 电容的识别电