实验四 一阶RC电路过渡过程的研究

1、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 1RC 电路的脉冲序列响应 （a） （b） 图 4.1.12 RC 电路及其响应 （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 tp5（RC） ，则 RC 电路的脉冲序列响应（如图 4.1.12（b）所示）

2、为： TtteU tteU tu tt t 1 )( s 1s C , 0),1 ( )( 1 TtteU tteU tu tt t 1 )( s 1s R , 0, )( 1 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 的测量 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。 500 Hz 5 mV ； 1000 H

3、z 40 mV； 30 kHz 1 V ； 150 kHz 3 V 。 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 3 V、1 kHz 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 100 Hz， 10 kHz，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

4、线。调节信号发生器使其输出幅度 Us5 V，频率 f 500 Hz 的方波信号。 （1）取 C0.1 F，用示波器分别观察 R1 k、R2 k 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 R1 k、R2 k 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

5、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 位置不对？如何调节？ 3总结信号发生器、交流毫伏表的使用方法及注意事项。 图 4.1.15 由于开关或旋钮位置不对所引起的失真情况 4在坐标纸上画出一阶电路的输入输出波形，并将测得的时间常数 与计算值相比较， 说明影响 的因素。 实验五 单管交流放大电路 一、实验目的 1学习测量和调整放大器的静态工作点； 2学习测量电

6、压放大倍数； 3了解共射极放大器的参数变化对静态工作点、放大倍数及输出波形的影响。 二、实验原理 图 4.1.14 基本放大电路实验电路图 单管放大电路实验原理图如图 4.1.16 所示。 1由三极管组成的放大电路为了获得最大不失真输出信号，必须合理设置静态工作点。 如果静态工作点太高或太低，或者输入信号过大，都会使输出波形产生非线性失真。对应小信 号放大器，由于信号比较弱，工作点都选择交流负载线的中点附近。一般采用改变偏置电阻 RB的方法来调节静态工作点。 2电压放大倍数 Au是指放大电路正常（即不失真）工作时对输入信号的放大能力，即 AuUo/Ui，式中 Uo、Ui为输出和输入电压的有效值

7、，可用晶体管毫伏表测出。 三、仪器设备 1直流稳压电源 2晶体管毫伏表 3万用表 4信号发生器 5示波器 四、实验内容与步骤 1单管放大电路的静态研究 （1）按图 4.1.16 连接电路。调节 RW的值，使 UE2 V（即 IC2 mA） ，测量相应的 UB、UC并记录于表 4.1.11 中。 （2）左右转动 RW，分别观察表 4.1.11 中各量的变化趋势，并记录于表 4.1.11 中。 表 4-11 测量值计算值 RW UE /VUB /VUC /VUBE /VUCE /VIC /mA 调节2V 2单管放大电路的动态研究 （1）重调静态 UE2 V。在图 4.1.16 所示电路的输入端 u

8、i处输入 Ui10 mV、f1 kHz 的正弦波信号，双踪显示输出与输入信号的波形，观察其相位的关系。 （2）在输出波形不失真的情况下，按表 4.1.12 给定的条件，测量并记录输出电压 Uo，计 算电压放大倍数，并与预习结果相比较。 表 4.1.12 测试条件UiUoAu RF10，RL RF10，RL2.4 k RF1100 ，RL 3观察静态工作点对动态性能的影响 （1）在 RF10，RL。 （2）使信号发生器输出 1kHz、5mV 的正弦波信号，接到放大器的输入端，将放大器的输 出信号接至示波器上观察输出波形，若不失真，测出 Ui和 UO的大小，计算出电压放大倍数， 并与估算值相比较。

9、 （3）在上述条件下，接上负载电阻 RL=4.7 k，观察输出波形的变化，测出 UO的大小， 计算出带负载时的电压放大倍数。 （4）双踪显示输出与输入信号的波形，观察其相位的关系。 （5）逐渐减小 RW，观察输出波形的变化。当 RW最小时，输出波形怎么样？测出此时的 静态值。 （6）逐渐增大 RW，观察输出波形的变化。当 RW最大时，输出波形怎么样？测出此时的 静态值。若输出波形仍近似为正弦波时，测出 Ui和 UO并计算出 Au，试说明此时 Au是否还有 意义。 4观察 RC对放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出波形的影响 使 RC=3.9 k，Ui=5 mV，f=1 kHz，调节 UC=3

10、 V，测出 UBE和 IC；观察输出波形，测量 Ui和 UO并计算 Au，并与 RC=2 k 时的结果相比较。 5调出放大器的最大输出幅度 在上述条件下，接上 4.7 k 负载电阻，调节 RW使不失真时的输出电压最大（这里是指在 Q 点可调的情况下，电路所能达到的最大不失真输出幅度） 。调节方法是：先增大 Ui使 UO出 现失真，然后调节 RW使 UO的波形对称失真；再共同调节 Ui和 RW使对称失真同时消失，此 时的 UO就为最大不失真输出幅度。 五、预习内容 1直流电压、交流电压和 Au的测量方法。 2复习共射极基本放大电路的工作原理及电路中各元件的作用。 3思考下列问题： （1）如何测量

11、 RB的数值？不断开与基极的连线行吗？为什么？ （2）测量放大器静态工作点应用用交流电表还是用直流电表？ （3）图 4.1.16 中电容 C1、C2的极性是否可以接反？ （4）信号发生器输出端开路和带着实验线路时输出是否一样？ （5）当出现饱和、截止失真时，为什么要去掉信号源以后再测静态值？ （6）根据图 4.1.16 中给出的参数及 UCE=3 V 的条件，估算此放大器的静态工作点和电压 放大倍数。 六、报告要求 1整理数据列出表格，将放大倍数的估算值与实测值进行比较。 2总结 RB、RC和 RL变化以后对静态工作点、放大倍数和输出波形的影响。 3为了提高放大倍数应采取那些措施？ 4回答预习

12、要求中的问题。 5分析图 4.1.17 所示波形是什么类型的失真？是什么原因造成的？应如何解决？ 图 4.1.17 非线性失真波形 实验六 比较器与波形产生实验 一、 实验目的 1了解集成运算放大器的非线性应用。 2掌握电压比较器的功能。 3熟悉运算放大器在波形产生方面的应用。 二、实验原理 1电压比较器 图 4.1.18 为有限幅作用的反相输入电压比较器原理电路及传输特性。 （a）电路 （b）传输特性 图 4.1.18 反相输入电压比较器 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。) 2 1ln(2 2 1 R R RCT 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=1 kHz、ui峰值为 2 V 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.