rc一阶电路的响应测试完整带答案实验报告
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rc一阶电路的响应测试完整带答案实验
报告
实验报告RC一阶电路的响应测试
实验报告
祝金华PB15050984
实验题目:RC一阶电路的响应测试实验目的
1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。
2. 学习电路时间常数的测量方法。
3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。
4. 进一步学会用示波器观测波形。
实验原理
1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。
要用普通示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τ,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。
2.图1(b)所示的RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长,其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。
3. 时间常数τ的测定方法:
用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。
根据一阶微分方程的求解得知uc=Ume-t/RC=Ume-t/。
当t=τ时,Uc(τ)=0.368Um。
τ
此时所对应的时间就等于τ。
亦可用零状态响应波形增加到
0.632 Um所对应的时间测得,如图1(c)所示。
(a) 零输入响应(b) RC一阶电路(c) 零状态响应
图1
4. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路,它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。
一个简单的RC 串联电路,在方波序列脉冲的重复激励下,
当满足τ=RC
T
时(T为方波脉冲的重复周期),且由R两端的电压作为响应输2
出,这就是一个微分电路。
因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
如图2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
(a) 微分电路(b) 积分电路
图2
若将图2(a)中的R与C位置调换一下,如图2(b)所示,由C两端的电压作为响应输出。
当电路的参数满足τ=RC
T
条件时,即称为积分电路。
因为此时电路的输出信号电2
压与输入信号电压的积分成正比。
利用积分电路可以将方波转变成三角波。
实验设备
脉冲信号发生器,双踪示波器,动态电路实验板预习思考题1. 什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励信号?
方波输出的上升沿可以作为零状态响应的正阶跃激励信号,方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号;正弦信号可以作为完全响应的激励信号。
2. 已知RC一阶电路R=10KΩ,C=0.1μF,试计算时间常数τ,并根据τ值的物理意义,拟定测量τ的方案。
τ=RC=10×103×01×10-6=10-3s
3. 何谓积分电路和微分电路,它们必须具备什么条件?它们在方波序列脉冲的激励下,其输出信号波形的变化规律如何?这两种电路有何作用?
实验内容
实验线路板采用HE-14实验挂箱的“一阶、二阶动态电路”,如图3所示,请认清R、C元件的布局及其标称值,各开关的通断位置等等。
1. 从电路板上选R=10kΩ,C=0.1μF组成如图2(b)
100
源
u
和响应
uc的信号分别连至示波器的两个输入口YA和
YB。
这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律。
对响应的影响,记录观察到的现象。
2. 令R=100Ω,C=0.01μF组成如图2(a)所示的微分电路。
在同样的方波激励信号(UP-P=3V,f=1KHz)作用
下,观测并描绘激励与响应的波形。
继续改变R值为1kΩ,10k Ω,1MΩ,定性地观察对响应的影响。
图3 实验结果
微分电路:R=100ΩC=0.01μF
此图为输出电压:
此图为输入电压:R=1kΩC=0.01μF
改变电容值为1000pF、6800pF、0.01μF,定性地观察
10K
f=1KHz的方波电压信号,并通过两根同轴电缆线,将激励
所示的RC充放电电路。
u为信号发生器输出的UP-P=3V、
R=10kΩC=0.01μF R= 1MΩC=0.01μF积分电路C=0.1μF R=10kΩ
C=0.01μF R=10kΩ
C=6800pF R=10kΩ
C=(转载于: 写论文网:rc一阶电路的响应测试
完整带答案实验报告)1000pF、R=10kΩ结果分析
根据实验观测结果,归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件,阐明波形变换的特征。
微分电路形成条件:一个简单的RC 串联电路,在方波序列脉冲的重复激励下,当电路的参数τ=RCT/2,取R两端电压作为响应输出,即为微分电路
积分电路形成条件:一个简单的RC串联电路,在方波序列脉冲的重复激励下,当电路的参数τ=RCT/2,取C两端电压作为响应输出,即为积分电路
通过实验可知,RC电路中,当具备一定的条件时,可以改变电路中的输入波形。
并且,在输入波形频率不变的前提下,R值或C 值越小,输出波形(三角波、脉冲)越尖锐。
相反的,R值或C 值越大,输出波形(三角波、脉冲)越平坦
心得体会及其它。
1. 双波示波器的使用,在一个波形非常尖锐的情况下,可以在一个波形下单独观察。
2. 当双波的原点不在同一水平线上,可以调节在同一水平线上,便于观察。
需要
3. 需要注意接地端对实验电路的影响。
4. 实验结果与预测相反,通过实验结果的错误,分析导致错误的原因,进而解决问题。
篇二:RC一阶电路的响应测试实验报告
实验七RC一阶电路的响应测试
一、实验目的
1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。
2. 学习电路时间常数的测量方法。
3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。
4. 进一步学会用示波器观测波形。
二、原理说明1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。
要用普通示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τ,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。
2.图7-1(b)所示的RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长,其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。
3. 时间常数τ的测定方法:
用示波器测量零输入响应的波形如图7-1(a)所示。
根据一阶微分方程的求解得知uc=Ume
-t/RC
=Ume
-t/τ。
当t=τ时,Uc(τ)=0.368Um。
此时所对应的时间就等于τ。
亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得,如图13-1(c)所示。
Um
c Um
0.632 c
a) 零输入响应(b) RC一阶电路(c) 零状态响应
图7-1
4. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路,它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。
一个简单的RC 串联电路,在方波序列脉冲的重复激励下,当
u
t
t
满足τ=RC
T
时(T为方波脉冲的重复周期),且由R两端的电压作为响应输出,则该2
电路就是一个微分电路。
因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
如图
7-2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
C (a)微分电路(b) 积分电路
图7-2
若将图7-2(a)中的R与C位置调换一下,如图13-2(b)所示,由C 两端的电压作为响应输出,且当电路的参数满足τ=RC
T
,则该RC电路称为积分电路。
因为此时电路的输2
出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
利用积分电路可以将方波转变成三角波。
从输入输出波形来看,上述两个电路均起着波形变换的作用,请在实验过程仔细观察与记录。
四、实验内容
实验线路板的器件组件,如图7-3所示,请认清R、C元件的布局及其标称值,各开关的通断位置等。
1. 从电路板上选R=10KΩ,C=6800pF组成如图13-1(b)所示的RC充放电电路。
ui为脉冲信号发生器输出的Um=3V、f=1KHz 的方波电压信号,并通过两根同轴电缆线,将激励源ui和响应uC 的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB。
这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律,请测算出时间常数τ,并用方格纸按1:1 的比例描绘波形。
少量地改变电容值或电阻值,定性地观察对响应的影响,记录观察到的现象。
R=10KΩ,C=6800pF时,激励与响应的变化规律:
(积分电路)
(图a 变化规律)
电容先充电,为零状态响应。
后放电,为零输入响应
时间常数τ=6.8×10-5 s
电阻R不变,减少电容C至3000pF,响应的图像变陡,如下图(b)
(图b)
电阻R不变,增大电容C至8000pF,响应的图像变平缓,如下图(c)
(图c)
? 电容C不变,电阻R减小至5KΩ,响应的曲线变陡峭,如下图(d)
篇三:RC一阶电路的响应测试--实验报告
实验六RC一阶电路的响应测试
一、实验目的
1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。
2. 学习电路时间常数的测量方法。
3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。
4. 进一步学会用虚拟示波器观测波形。
二、原理说明
1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。
要用普通示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τ,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。
2.图6-1(b)所示的RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长,其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。
3. 时间常数τ的测定方法
用示波器测量零输入响应的波形如图6-1(a)所示。
τ
根据一阶微分方程的求解得知uc=Ume-t/RC=Ume-t/。
当t=τ时,Uc(τ)=0.368Um。
此时所对应的时间就等于τ。
亦可用零状态响应波形增加到0.632 Um所对应的时间测得,如图6-1(c)所示。
(a) 零输入响应(b) RC一阶电路
(c) 零状态响应
图6-1
4. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路,它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。
一个简单的RC串联电路,在方波序列脉冲的重复激励下,当满足τ=RCT 时(T为方波脉冲的重复周期),且由R两
2
端的电压作为响应输出,这就是一个微分电路。
因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
如图6-2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
(a)
(b) 积分电路
图6-2
若将图6-2(a)中的R与C位置调换一下,如图6-2(b)所示,由C 两端的电压作为响应输出。
当电路的参数满足τ=RCT条件时,即称为积分电路。
因为此时电路的输出信号
2
微分电路
电压与输入信号电压的积分成正比。
利用积分电路可以将方波转变成三角波。
从输入输出波形来看,上述两个电路均起着波形变换的作用,请在实验过程仔细观察与记录。
四、实验内容
实验线路板采用HE-14实验挂箱的“一阶、二阶动态电路”,如图6-3所示,请认清R、C元件的布局及其标称值,各开关的通断位置等等。
1. 从电路板上选R=10KΩ,C=6800pF组成如图6-2(b)
所示的RC充放电电路。
ui为脉冲信号发生器输出的Um=3V、f =1KHz的方波电压信号,并通过两根同轴电缆线,将激励源ui 和响应uc的信号分别连至虚拟示波器接口箱的两个输入口CH1和CH2。
这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律,请测算出时间常数τ,并用方格纸按1:1 的比例描绘波形。
少量地改变电容值或电阻值,定性地观察对响应的影响,记录观察到的现象。
2. 令R=10KΩ,C=0.01μF,观察并描绘响应的波形。
继续增大C
3. 令C=0.01μF,R=
100Ω,组成如图6-2(a)所示的微分电路。
在同样的方波激励信号(Um=3V,f
=1KHz)作用下,观测并描绘激励与响应的波形。
增减R之值,定性地观察对响应的影响,并作记录。
当R增至1MΩ时,输入输出波形有何本质上的区别?
动态电路、选频电路实验板实验注意事项
100
1. 调节电子仪器各旋钮时,动作不要过快、过猛。
实验前,需熟悉虚拟示波器的使用。
2. 信号源的接地端与虚拟示波器接口箱的接地端要连在一起(称共地),以防外界干扰而影响测量的准确性。
五、实验结果分析
10K
步骤一对应的虚拟示波器的图像如上图所示
利用游标测算得时间常数τ=57*10-6.与计算得到的时间常数τ=RC=68*10-6相比,误差不大,分析其主要原因来源于仪器误差和人的生理误差。