实验四-一阶RC电路过渡过程的研究

实验四一阶RC电路过渡过程的研究一、实验目的1．了解示波器的原理，熟悉示波器面板上的开关和旋钮的作用，学会其使用方法；2．学会信号发生器、交流毫伏表等电子仪器的使用方法；3．研究一阶RC电路的过渡过程。二、实验原理1．RC电路的脉冲序列响应（a）（b）图4.1.12RC电路及其（a）RC电路（b）脉冲序列响应为了观察图4.1.12（a）所示RC电路过程中电压、电流的变化规律，采用如图4.1.12（b）中us所示的矩形脉冲序列作为RC电路的输入信号。矩形脉冲的脉宽tp≥5（＝RC），则RC电路的脉冲序列响应（如图4.1.12（b）所示）为：当tp不变而适当选取大小不同的R、C参数以改变时间常数时，会使电路特性发生变化。2．时间常数的测量时间常数可以从响应波形中测量，测量原理如图4.1.13所示。图4.1.13时间常数三、仪器设备1．示波器2．交流毫伏表3．信号发生器四、实验内容与步骤1．练习使用信号发生器和交流毫伏表使信号发生器依次输出以下正弦波信号，用交流毫伏表测量其大小。500Hz5mV；1000Hz40mV；30kHz1V；150kHz3V。2．练习使用示波器（1）将示波器接通电源，调节有关旋钮，使荧光屏上出现扫描线，熟悉“辉度”、“聚焦”、上下、左右位移旋钮的作用。（2）使信号发生器输出3V、1kHz正弦波信号，用示波器观察其电压波形，熟悉“Y轴衰减”旋钮的作用。（3）调节“扫描时间”和“稳定度”等旋钮，使荧光屏上显示的完整正弦波的个数增加或减少，如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波。（4）将正弦波信号频率改为100Hz，10kHz，调节有关旋钮使波形清晰稳定。3．一阶RC电路响应的测量按图4.1.12接线。调节信号发生器使其输出幅度Us＝5V，频率f＝500Hz的方波信号。（1）取C＝0.1μF，用示波器分别观察R＝1kΩ、R＝2kΩ两种情况下的us、uC波形，测量电路的时间常数值，并记录。（2）将图4.1.14中的R和C互换位置，用示波器分别观察R＝1kΩ、R＝2kΩ两种情况下的us、uR波形，并记录。图4.1.14一阶RC电路响应的测量电路四、预习要求1．认真阅读有关示波器、低频信号发生器、交流毫伏表全部内容，了解它们的工作原理、主要用途、使用范围和注意事项，熟悉各仪器面板上旋钮的作用。2．复习有关一阶RC电路响应的内容，了解时间常数的测量方法。五、报告要求1．根据实验结果，说明使用示波器观察波形时，需调节哪些旋钮达到：（1）波形清晰且亮度适中；（2）波形大小适当且在荧光屏中间；（3）波形完整；（4）波形稳定。2．用示波器观察正弦波电压时，若荧光屏上出现图4.1.15所示波形，是哪些开关或旋钮位2．方波发生器图4.1.19为方波发生器的原理电路，它由RC积分电路和有限幅作用的电压比较器两部分组成。它的振荡周期，振荡频率f=1/T。图4.1.19方波发生器三、仪器设备1．模拟电路实验箱2．晶体管毫伏表3．万用表4．示波器5．器件：集成运算放大器LM358、稳压管2DW234、电阻、电容等。四、实验内容与步骤1．电压比较器测试（1）按图4.1.18连接电路。（2）在输入端加入f=1kHz、ui峰值为2V的正弦波信号，用示波器观察输入、输出端波形。（3）改变Rp滑动端，使输出波形的占空比分别为25％、50％、75％，测量三种情况下的UR值，画出输入、输出波形，记入自拟表格中。2．方波发生器测试（1）按图4.1.19连接电路。用示波器观察uo和uC的波形，测uo的频率。（2）更换R，使R＝100kΩ，重复上述内容。五、预习要求1．熟悉电压比较器的电路构成及功能。2．分析方波发生器的工作原理，定性画出uo和uC的波形