RC一阶电路的响应测试 实验报告
实验四-RC一阶电路的响应测试
广东第二师范学院学生实验报告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。
图3.5.3和图3.5.4分别为响应Cu 的变化波形图和激励源iu 的变化波形图。
图3.5.3 响应u c 的变化规律 图3.5.4 激励源u i 的变化规律2) 令10R K =Ω,0.01C F μ=,观察并描绘响应的波形,继续增大C 值,定性地观察对响应的影响。
图3.5.5和图3.5.6分别为0.01C F μ=时和1000C pF =时响应Cu 的变化规律波形图。
图 3.5.50.01C F μ=时响应C u 的变化规律 图3.5.6 1000C pF =时响应C u 的变化规律2.微分电路的测量选择实验箱上R 、C 元件,组成如图3.5.2(a )所示微分电路,令1R K =Ω,0.01C F μ=。
在同样的方波激励信号(3m U V =,1f KHz =)作用下,观测并描绘激励与响应的波形。
图3.5.7为 1R K =Ω时的响应波形图。
图 3.5.7 1R K =Ω时的响应波形增减R 的值,定性地观察对响应的影响,并作记录。
当R 增至1R M =Ω时,输入输出波形有何本质上的区别?图3.5.8和图3.5.9分别是100R =Ω时和1R M =Ω时的响应波形图。
图 3.5.8 100R =Ω时的响应波形五、实验报告要求整理测试结果,得到各种情况下的波形图,并分析其原因。
1.充放电电路的测量 (1)10R K =Ω,3300C pF =图3.5.3 响应u c 的变化规律 图3.5.4 激励源u i 的变化规律(2)10R K =Ω图 3.5.50.01C F μ=时响应C u 的变化规律 图3.5.6 1000C pF =时响应C u 的变化规律原因:当电路参数满足2TRC τ=>>的条件时,则为积分电路。
此电路电容器充放电进行得很慢,电路R 上的电压近似等于输入电压。
输出电压与输入电压近似地成积分关系。
rc一阶电路的响应测试完整带答案实验报告
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14. 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。
一阶电路的响应测试实验报告
一阶电路的响应测试实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解一阶电路的响应特性,包括零输入响应、零状态响应和全响应,并通过实际测量和数据分析来验证相关理论知识。
二、实验原理一阶电路是指只含有一个储能元件(电感或电容)的线性电路。
在一阶电路中,根据电路的初始状态和外加激励的不同,可以产生不同的响应。
零输入响应是指在没有外加激励的情况下,仅由电路的初始储能所引起的响应。
对于由电阻和电容组成的一阶 RC 电路,当电容初始电压为\(U_0\),放电过程中电容电压\(u_C(t)\)随时间的变化规律为\(u_C(t) = U_0 e^{\frac{t}{RC}}\)。
零状态响应是指在电路初始储能为零的情况下,仅由外加激励所引起的响应。
对于一阶 RC 电路,在充电过程中,电容电压\(u_C(t)\)随时间的变化规律为\(u_C(t) = U(1 e^{\frac{t}{RC}})\),其中\(U\)为外加电源的电压。
全响应则是电路的初始储能和外加激励共同作用所产生的响应,可以看作零输入响应和零状态响应的叠加。
三、实验设备与器材1、示波器2、信号发生器3、电阻、电容4、实验面包板5、导线若干四、实验步骤1、按照实验电路图在面包板上搭建一阶 RC 电路,选择合适的电阻值\(R\)和电容值\(C\)。
2、首先进行零输入响应测试。
给电容充电至一定电压\(U_0\),然后断开电源,用示波器观察并记录电容电压\(u_C(t)\)随时间的变化曲线。
3、接着进行零状态响应测试。
将电容放电至零初始状态,然后接通电源,用示波器观察并记录电容电压\(u_C(t)\)随时间的上升曲线。
4、最后进行全响应测试。
给电容充电至某一初始电压,然后接通电源,观察并记录电容电压\(u_C(t)\)的变化曲线。
五、实验数据记录与处理1、零输入响应记录的电容电压下降曲线显示,在初始时刻电容电压为\(U_0 = 5V\),经过一段时间后,电压逐渐下降。
rc一阶电路的响应测试实验报告
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。
实验电路原理说明1. 电路中某时刻的电感电流和电容电压称为该时刻的电路状态。
t=0时电感的初始电流iL (0)和电容电压uc(0)称为电路的初始状态。
在没有外加激励时,仅由t=0零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应称为,它取决于初始状态和电路特性(通过时间常数τ=RC来体现),这种响应时随时间按指数规律衰减的。
在零初始状态时仅由在t0时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应,它取决于外加激励和电路特性,这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。
线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。
含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应与稳态响应之和,实践中认为暂态响应在t=5τ时消失,电路进入稳态,在暂态还存在的这段时间就成为“过渡过程”。
2.CC电接通与断开的过渡过程是基本相同的。
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9-1(b)所示。
根据一阶微分方程的求解得知uc=Ume如图9-1(c)所示。
-t/RC=Ume-t/τ。
当t=τ时,Uc(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所对应的时间测得,1uu UmUmtt 00 c ucR UmUmt00(b) 零输入响应(a) RC一阶电路 (c) 零状态响应图 9-14. 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<<T2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。
rc一阶电路的响应测试实验报告
rc一阶电路的响应测试实验报告实验目的,通过实验,了解RC一阶电路对直流电压和交流电压的响应特性,掌握RC一阶电路的响应测试方法及实验步骤。
实验仪器与设备,示波器、信号发生器、电阻箱、电容器、万用表、直流稳压电源、导线等。
实验原理,RC一阶电路是由电阻和电容串联而成的电路。
在实验中,我们将通过对RC电路施加不同的输入信号,观察电路的响应情况,了解电路的频率特性和相位特性。
实验步骤:1. 搭建RC一阶电路。
将电阻和电容串联连接,接入示波器和信号发生器。
调节信号发生器的频率和幅值,使其输出正弦波信号。
2. 测量直流电压响应。
将信号发生器输出直流电压信号,通过示波器观察电路的响应情况。
记录电路的电压响应曲线,并测量电路的时间常数。
3. 测量交流电压响应。
将信号发生器输出交流电压信号,通过示波器观察电路的响应情况。
记录电路的电压响应曲线,并测量电路的频率特性和相位特性。
实验数据与分析:1. 直流电压响应曲线如图所示。
根据实验数据,我们可以得到电路的时间常数τ=RC,其中R为电阻值,C为电容值。
时间常数τ描述了电路对直流信号的响应速度,τ越小,电路的响应速度越快。
2. 交流电压响应曲线如图所示。
根据实验数据,我们可以得到电路的频率特性和相位特性。
当输入信号的频率接近电路的截止频率时,电路的响应幅值将下降,相位延迟将增加。
这表明电路对高频信号的响应能力较弱。
实验结论,通过本次实验,我们深入了解了RC一阶电路对直流电压和交流电压的响应特性。
我们掌握了RC一阶电路的响应测试方法,并通过实验数据分析了电路的时间常数、频率特性和相位特性。
这些知识对于我们理解电路的响应特性,设计滤波器和信号处理器等具有重要的意义。
实验注意事项:1. 在搭建电路时,务必注意电路连接的正确性,避免出现短路或断路等情况。
2. 在测量电路响应时,要注意调节信号发生器的频率和幅值,确保输出信号符合实验要求。
3. 实验过程中要注意安全,避免触电和短路等危险情况的发生。
RC一阶电路的响应测试实验报告
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。
1.t=0时在没有外加激励时,仅由t=0零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应称为,它取决于初始状态和电路特性(通过时间常数τ=RC 来体现),这种响应时随时间按指数规律衰减的。
在零初始状态时仅由在t 0时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应,它取决于外加激励和电路特性,这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。
线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。
含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应与稳态响应之和,实践中认为暂态响应在t=5τ时消失,电路进入稳态,在暂态还存在的这段时间就成为“过渡过程”。
2. 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。
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9-1(b)所示。
根据一阶微分方程的求解得知u c =U m e -t/RC =U m e -t/τ。
当t =τ时,Uc(τ)=0.368U m 。
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0.632U m 所对应的时间测得,如图9-1(c)所示。
(b) 零输入响应 (a) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 9-14. 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C τ τ参数和输入信号的周期有着特定的要求。
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u c =U m e-t/RC=U m e-t/τ。
当t =τ时,Uc(τ)=0.368U m 。
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0.632U m 所对应的时间测得,如图13-1(c)所示。
a) 零输入响应(b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 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<<2T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0.368tttt0.6320000c uuU m c uc uuU m U m U m7-2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
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u c =U m e -t/RC =U m e -t/τ。
当t =τ时,Uc(τ)=0.368U m 。
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0.632U m 所对应的时间测得,如图13-1(c)所示。
a) 零输入响应(b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 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<<2T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0.368tttt0.6320000c uuU m c uc uuU m U m U m7-2(a)所示。
实验九RC一阶电路的响应测试
五、实验报告
1. 根据实验观测结果,在方格纸上绘出RC一 阶电路充放电时uc的变化曲线,由曲线测得τ 值,并与参数值的计算结果作比较,分析误差 原因。 2. 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 。 3. 心得体会及其他。
若将图9-2(a)中的R与C位置调换一下,即由 C 端作为响应输出,且当电路参数的选择满足τ =RC» T/2 条件时,如图9-2(b)所示即构成积分 电路,因为此时电路的输出信号电压与输入信 号电压的积分成正比。 从输出波形来看,上述两个电路均起着波 形变换的作用,请在实验过程中仔细观察与记 录。
四、实验注意事项
1.示波器的辉度不要过亮。 2.调节仪器旋钮时,动作不要过猛。 3.调节示波器时,要注意触发开关和电平调节 旋钮的配合使用,以使显示的波形稳定。 4.作定量测定时,“t/div”和“v/div”的微调 旋钮应旋至“校准”位置。 5.为防止外界干扰,函数信号发生器的接地端 与示波器的接地端要连接在一起(称共地)。
b零输入响应
a RC一阶电路 图9-1
c 零状态响应
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« 时 (T为方波脉冲的重复周期),且由R端作为响 应输出,如图9-2(a)所示。这就构成了一个微分 电路,因为此时电路的输出信号电压与输入信 号电压的微的响应测试
主讲教师:余善好
基础实验教学中心
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定方法。 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测绘图形。
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u c =U m e -t/RC =U m e -t/τ。
当t =τ时,Uc(τ)=0.368U m 。
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0.632U m 所对应的时间测得,如图13-1(c)所示。
0.368tttt0.632cu uU mcu cu uU mU m U ma) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 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<<2T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。
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u c =U m e-t/RC=U m e-t/τ。
当t =τ时,Uc(τ)=0.368U m 。
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0.632U m 所对应的时间测得,如图13-1(c)所示。
a) 零输入响应(b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 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<<2T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0.368tttt0.6320000c uuU m c uc uuU m U m U m7-2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
rc一阶电路的响应实验报告
rc一阶电路的响应实验报告实验目的:通过对RC一阶电路的响应实验,了解电容器和电阻器在电路中的作用,探究电路的响应特性,并进一步加深对电路的理解。
实验原理:RC一阶电路是由一个电阻器(R)和一个电容器(C)串联而成的。
当电路中有输入信号时,电容器会对信号进行滞后处理,形成电路的响应。
电路的响应特性可以通过计算电压和电流的变化来研究。
实验步骤:1. 搭建RC一阶电路:将电容器和电阻器按照电路图连接起来,并接入信号发生器和示波器。
2. 设置信号发生器:根据实验要求,设置信号发生器的频率和幅度。
3. 测量电压响应:将示波器连接到电容器的两端,观察并记录电压随时间变化的波形。
4. 测量电流响应:将示波器连接到电阻器的两端,观察并记录电流随时间变化的波形。
实验结果与分析:通过实验测量得到的电压和电流波形可以用来分析RC一阶电路的响应特性。
根据实验数据,可以计算得到电压和电流的幅值、相位差等参数,进一步研究电路的响应规律。
在RC一阶电路中,电容器对信号的响应可以通过计算电压的滞后角度来表达。
当输入信号的频率较低时,电容器对信号的滞后效应较为明显,电压波形会出现明显的相位差。
而当输入信号的频率较高时,电容器对信号的滞后效应会减弱,电压波形的相位差也会减小。
此外,通过实验还可以观察到电流波形与电压波形之间的关系。
在RC一阶电路中,电流波形与电压波形是相位相同的,但幅值不同。
电流的幅值取决于电阻器的阻值,而电压的幅值则取决于电容器的电容量和电阻器的阻值。
实验结论:通过对RC一阶电路的响应实验,我们可以得出以下结论:1. RC一阶电路中的电容器对信号具有滞后效应,频率越低,滞后效应越明显。
2. 电流波形与电压波形相位相同,但幅值不同,幅值取决于电阻器的阻值。
3. 通过实验数据的分析,可以进一步了解电路的响应规律,并应用于实际电路设计和调试中。
实验总结:通过本次RC一阶电路的响应实验,我们深入了解了电容器和电阻器在电路中的作用,以及电路的响应特性。
实验三 RC一阶电路的响应测试
实验三 RC 一阶电路的响应测试一.实验目的1.研究RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的规律和特点。
2.学习一阶电路时间常数的测量方法,了解电路参数对时间常数的影响。
二.原理说明1.RC一阶电路的零状态响应RC一阶电路如图12-1所示,开关S 在…1‟的位置,uC =0,处于零状态,当开关S 合向…2‟的位置时,电源通过R 向电容C 充电,uC (t)称为零状态响应,τtU U u -S S c e -=变化曲线如图12-2所示,当uC 上升到S 632.0U 所需要的时间称为时间常数τ,RC τ=。
2.RC一阶电路的零输入响应在图12-1中,开关S 在…2‟的位置电路稳定后,再合向…1‟的位置时,电容C 通过R 放电,uC (t)称为零输入响应,τtU u -S c e =变化曲线如图12-3所示,当uC 下降到S 368.0U 所需要的时间称为时间常数τ,RC τ=。
3.测量RC一阶电路时间常数τ图12-1电路的上述暂态过程很难观察,为了用普通示波器观察电路的暂态过程,需采用图12-4所示的周期性方波uS 作为电路的激励信号,方波信号S U c u 图 12-1S U U 632 . 0 图 12-2S U U 368 . 0 图12-3SU T2图 12-4图 12-5的周期为T ,只要满足, 便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。
电阻R 、电容C 串联与方波发生器的输出端连接,用双踪示波器观察电容电压uC ,便可观察到稳定的指数曲线,如图12-5所示,在荧光屏上测得电容电压最大值(cm)a Cm =U ,取 (c m )0.632a b =,与指数曲线交点对应时间t轴的x点,则根据时间t轴比例尺(扫描时间), 该电路的时间常数。
三.实验设备1.双踪示波器; 2.信号源(方波输出); 3.EEL-52组件。
四.实验内容实验电路如图12-7所示,图中电阻R 、电容C 从NEEL —003组件上选取(请看懂线路板的走线,认清激励与响应端口所在的位置;认清R、C元件的布局及其标称值,各开关的通断位置等),用双踪示波器观察电路激励(方波)信号和响应信号。
rc一阶电路的响应测试的实验报告(一)
rc一阶电路的响应测试的实验报告(一)RC一阶电路的响应测试实验报告实验目的•了解RC一阶电路的响应特性•熟悉实验仪器的使用方法•掌握如何测量RC电路的响应特性实验原理RC电路是由一个电阻和一个电容构成的电路,其可以起到起到滤波作用。
在电路中加入一个脉冲信号,可以测量电路的响应时间。
RC响应有两个重要的指标,分别为时间常数和衰减系数。
实验步骤1.将实验电路搭建好,电路图如下:+----R----+| |Vin --- ---| |+----C----+| |GND GND2.使用示波器测量电路中电压的变化,将输入的方波信号接在电路的输入端,将示波器测量的信号接在电路的输出端。
3.调节示波器的水平和垂直刻度,调整电压信号的幅值。
4.改变输入信号频率,观察输出电压的波形。
5.记录电路输出电压的上升时间和下降时间。
实验结果分析通过实验测量,记录了不同频率下的电路输出电压的波形,分析得到电路的时间常数和衰减系数。
实验结果与理论值偏差较小,说明实验操作正确。
实验总结通过本实验,我们对RC一阶电路的响应特性有了更深入的了解,掌握了简单电路的搭建方法和仪器的使用技巧。
实验过程中,对于示波器的调节需要有更好的操作经验,同时要注意调整电路的各个参数以获得更准确的实验结果。
实验注意事项•实验过程中,要小心操作,避免对电路和仪器造成损坏。
•实验前需要将电路搭建好,检查连接是否正确,确保电路能正常工作。
•实验中的电压值不宜过大,以免造成电路损坏或其他意外情况。
•测量结果要进行多次实验,取平均值以提高数据的准确度。
实验器材及仪器•电阻•电容•信号发生器•示波器实验结果展示下面是实验结果的表格展示:频率(Hz)上升时间(ms)下降时间(ms)100 2.1 1.9500 0.42 0.381k 0.21 0.195k 0.042 0.03810k 0.021 0.019结论通过本次实验,我们成功地测量了RC一阶电路的响应特性,并对理论知识做了更深入的了解。
RC一阶电路的响应测试实验报告
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。
1.t=0时在没有外加激励时,仅由t=0零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应称为,它取决于初始状态和电路特性(通过时间常数τ=RC 来体现),这种响应时随时间按指数规律衰减的。
在零初始状态时仅由在t 0时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应,它取决于外加激励和电路特性,这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。
线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。
含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应与稳态响应之和,实践中认为暂态响应在t=5τ时消失,电路进入稳态,在暂态还存在的这段时间就成为“过渡过程”。
2. 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。
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9-1(b)所示。
根据一阶微分方程的求解得知u c =U m e -t/RC =U m e -t/τ。
当t =τ时,Uc(τ)=0.368U m 。
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0.632U m 所对应的时间测得,如图9-1(c)所示。
(b) 零输入响应 (a) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 9-14. 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C τ τ参数和输入信号的周期有着特定的要求。
RC一阶电路响应测试_实验报告
RC一阶电路响应测试_实验报告实验目的:掌握RC一阶电路的响应特性,验证一阶电路的高通和低通滤波特性,并测量其截止频率。
实验仪器:示波器、信号发生器、直流稳压电源、RC电路板。
实验原理:一阶RC电路由一个电阻R和一个电容C组成。
在该电路中,当输入信号变化时,电容器上的电压也随着变化。
因此,该电路的输出是一个对输入信号进行滤波的结果。
一阶RC高通滤波器:该电路通过传递频率高于截止频率的信号,将高频信号传递到输出端,因此该电路用于滤除低频噪声。
一阶RC低通滤波器:该电路通过传递频率低于截止频率的信号,将低频信号传递到输出端,因此该电路用于滤除高频噪声。
截止频率公式:Fc=1/(2πRC)实验步骤:1.将信号发生器的输出连接到RC电路板的输入端,并将示波器连接到RC电路板的输出端。
2.将信号发生器的正极连接到RC电路板的输入端,将示波器的探头连接到RC电路板的输出端。
3.调节信号发生器的频率,使得示波器显示出正弦波形,并记录下该频率。
4.在此基础上,逐渐降低频率,记录下示波器显示的波形变化和频率。
5.逐渐增加频率,重复步骤4。
6.根据所得的数据计算出截止频率,并与理论值进行对比。
实验结果:从实验中得到的数据可以得到RC低通、高通截止频率的计算结果。
得出的数据和计算过程如下:1.高通滤波:当输入频率很低时,输出电压几乎为0,随着输入频率的增加,输出电压逐渐增加。
当输入频率接近电路截止频率时,输出电压开始变化非常缓慢。
当输入频率超过电路截止频率时,输出电压趋于稳定。
例如,将电容C和电阻R的值设置为1μF和1kΩ,输入信号频率从100Hz逐渐增加到1kHz。
当输入频率低于100Hz时,输出电压几乎为0。
当输入频率接近100Hz时,输出电压逐渐增加。
当输入频率超过100Hz时,输出电压开始变化非常缓慢,直到输入信号的频率超过截止频率1.59kHz时,输出电压趋于稳定。
根据公式Fc=1/(2πRC),可得截止频率为1.591549 Hz。
RC一阶电路的响应测试实验报告
R C一阶电路的响应测试实验报告Prepared on 22 November 2020RC 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。
1.t=0时电感的初始电流i L 在没有外加激励时,仅由t=0零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应称为,它取决于初始状态和电路特性(通过时间常数τ=RC 来体现),这种响应时随时间按指数规律衰减的。
在零初始状态时仅由在t 0时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应,它取决于外加激励和电路特性,这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。
线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。
含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应与稳态响应之和,实践中认为暂态响应在t=5τ时消失,电路进入稳态,在暂态还存在的这段时间就成为“过渡过程”。
2. 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。
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9-1(b)所示。
根据一阶微分方程的求解得知u c =U m e -t/RC =U m e -t/τ。
当t =τ时,Uc(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所对应的时间测得,如图9-1(c)所示。
(b) 零输入响应 (a) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 9-14. 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。
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u c =U m e -t/RC=U m e-t/τ。
当t =τ时,Uc(τ)=0.368U m 。
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0.632U m 所对应的时间测得,如图13-1(c)所示。
a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 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<<2T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,则该电路就0.368tttt0.632000cu uU mcu c uuU mU m U m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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。
根据一阶微分方程的求解得知u c=U m e-t/RC=U m e-t/τ。
当t=τ时,Uc(τ)=0.368U m。
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 U m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
T时串联电路,在方波序列脉冲的重复激励下,当满足τ=RC<<
2(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,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) 微分电路 (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=RC>>2
T 条件时,即称为积分电路。
因为此时电路的输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。
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 =10K Ω,C =6800pF 组成如图6-2(b)所示的RC 充放电电路。
u i 为脉冲信号发生器输出的U m =3V 、f =1KHz 的方波电压信号,并通过两根同轴电缆线,将激励源u i 和响应u c 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 =10K Ω,C =0.01μF ,观察并描绘响应的波形。
继续增大C 之值,定性地观察对响应的影响。
100
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?
图6-3 动态电路、选频电路实验板
实验注意事项
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
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。
步骤二对应的虚拟示波器的图像如上图所示
电路参数满足τ>>T/2的条件,则成为积分电路。
由于这种电路电容器充放电进行得很慢,因此电阻R上的电压ur(t)近似等于输入电压ui(t),其输出电压uo(t)为:
上式表明,输出电压uo(t)与输入电压ui(t)近似地成积分关系
此时电路将方波转变成了三角波。
步骤三对应的虚拟示波器的图像如上图所示
取RC串联电路中的电阻两端为输出端,并选择适当的电路参数使时间常数τ<<T/2。
由于电容器的充放电进行得很快,因此电容器C上的电压uc(t)接近等于输入电压ui(t),这时输出电压为:
上式表明,输出电压uo(t)与输入电压ui(t)近似地成积分关系。
逐渐增大R值,CH2的改变如下
当R增至1MΩ时,输入与输出图像几乎完全一样,但分析可得输入与输出有本质差别。
输入波表示的是Ui的电压,是Ui两端的电压之差,而UR此时相当于断路,去输入电压为UR一端的电势。
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?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。
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。
2. 已知RC一阶电路R=10KΩ,C=0.01μF,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=10-4s。
RC电路的时间常数的物理意义是电容的电压减小到原来的1/e需要的时间。
测量方法就是用RC一阶电路的电路图,加入输入信号,将输出信号的波形画出来,再根据下降的波形,找到
U=0.368Um的那点,再对应到横坐标的时间,就是时间常数了。
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?这两种电路有何功用?
微分电路? 可把矩形波转换为尖脉冲波,此电路的输出波形只反映输入波形的突变部分,即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。
而对恒定部分则没有输出。
输出的尖脉冲波形的宽度与R*C 有关(即电路的时间常数),R*C越小,尖脉冲波形越尖,反之则宽。
积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波,还可将锯齿波转换为抛物波。
电路原理很简单,都是基于电容的冲放电原理。
?
输出信号与输入信号的微分成正比的电路称为微分电路,输出信号与输入信号的积分成正比的电路称为积分电路。
积分和微分电路是利用电容的充电特性实现的,基本上由一个电容和一个电阻组成,积分和微分电路的特性由电阻和电容的特性决定(RC时间常数),时间常数越大,波形变化所需的时间越长。
积分电路用一个电阻串联在信号输入端,给电容充放电。
在方波上升沿,电容通过电阻充电,电容两端的电压缓慢上升。
在方波下降沿,电容通过电阻放电,电容两端的电压缓慢下降。
积分电路使输出的波形边沿变得有些圆滑。
积分电路可以用来做延迟或整形电路。
微分电路用是一个电容串联在信号输入端,通过一个电阻充放电。
在方波上升沿,电容输出端的电压随输入信号上升,然后通过电阻充电,电容输出端电压缓慢下降,形成一个正的尖脉冲。
在输入方波下降沿,电容输出端的电压随输入信号下降,然后通过电阻放电,电容输出端电压缓慢上升,形
成一个负的尖脉冲。
微分电路可以用来做倍频或整形电路。