实验五RC一阶电路的零输入响应和零状态响应
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。
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＝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，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。
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＝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，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。
实验五 一阶RC串联电路的测试(改)09
实验五一阶RC串联电路的测试一、实验目的：1、学会脉冲源参数的设置方法2、学会使用仿真分析功能对电路进行瞬态分析3、通过实验进一步了解RC一阶电路的动态特性二.预习要求1.复习一阶RC串联电路动态特性的有关知识2.了解零输入响应与零状态响应的有关知识3．了解RC串联电路换路后电容电压、电阻电压、电容电流、电阻电流的变化规律。
三、实验原理1、RC电路的零输入响应仅仅是由动态元件的初始条件引起的的响应，称为零输入响应。
换路前电路如图(a)所示，开关原来连接在1端，电路达到稳态，此时电容电压等于U0。
在t=0时开关迅速由1端转换到2端，得到换路后的电路，如图(b)所示。
图1换路后， 电路的初始条件： u c (0+)＝u c (0－) ＝U 0 当达到新的稳态时： u c (∞)＝0 电路的时间常数： τ＝RC由三要素法，可求得图 (b)电路的零输入响应为：从上面式子可知，各电压电流变化的快慢取决于时间常数τ =RC 。
下图为零输入响应的波形;2、 RC 电路的零状态响应图2 RC 电路零输入响应的波形曲线0()(0)t RCc u t U et -=≥0()(0)tRCR u t U et -=≥0()(0)tC RCc du U i t C et dt R-==->0()()(0)tRCR C U i t i t et R-=-=>零状态响应：初始状态为零，仅仅由独立电源(称为激励或输入)引起的响应，称为零状态响应。
换路前电路如图 (a)所示，此时电容电压u C (0－)=0。
假设在t =0时开关闭合，则RC 串联电路与直流电压源连接，电压源通过电阻对电容充电。
换路后电路的初始条件： u C (0+)= u C (0-)=0 电路达到新的稳态时： u c (∞)＝U S 电路的时间常数： τ＝RC 由三要素法可求得电路的零状态响应为：响应波形如下图所示：)e1()(S C RCtU t u --= C S S τR C d ()()e e(0)d t tRC u U U i t i t C t t R R--====> R S ()()et RCR u t Ri t U -==u C (t) i C (t)t <0 的电路t >0 的电路图 3从上图可见，电容电压由零开始以指数规律上升到U S，经过一个时间常数变化到(1-0.368)U S=0.632U S，经过(4～5)τ时间后电容电压实际上达到U S。
实验五RC一阶电路的零输入响应和零状态响应ppt
实验操作流程
3. 打开电源，使电路正常工作，观察并记录电压表和电流表的读数，直到电容充电完毕。
4. 关闭电源，记录关闭时刻的电流和电压值，作为零输入响应的起始状态。
实验操作流程
零状态响应 1. 将电容放电至零电荷状态，确保电容两端的电压为零。
2. 将电源、电阻按照正确的极性连接在实验线路板上，确保连接牢固。
实验设备介绍
电阻
阻值为已知的定值 电阻，用于构成RC 电路。
电流表和电压表
用于测量电路中的 电流和电压。
电源
提供稳定的直流电 源，用于给RC电路 供电。
电容
已知容值的电解电 容，用于RC电路。
实验线路板
提供电路连接的接 口和固定装置。
实验操作流程
零输入响应
1. 将电源、电阻、电容按照正确的极性连接在实验线路板上，确保连接 牢固。
在RC一阶电路中，当电路的初始状态为零 时，输入信号引起的响应被称为零状态响应。 通过给电路施加不同频率和幅值的正弦波信 号，我们观察到随着频率的增加，响应的幅 值减小，相位滞后增大。这一结果表明， RC电路对于不同频率的输入信号具有不同 的响应特性。
结论总结
RC一阶电路的零输入响应表现 为电容的放电过程，电压随时间
03
在数字电路中，RC一阶 电路可以用于时钟信号 的生成和整形。
04
在控制系统中，RC一阶 电路可以用于控制系统 的稳定性分析和设计。
入信 号时，电路中由于储能元件（如电感 或电容）的能量交换所产生的响应。
在RC一阶电路中，零输入响应表现为 电容上的电压或电流的衰减过程。
RC电路在电子工程、电路分析 和控制系统等领域有广泛应用。
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0.368ttRCtt0.632+cu uU mcu cu uuU mU mU m7-2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
实验五--一阶RC电路的过渡过程实验
实验五一阶RC电路的过渡过程实验一、实验目的1、研究RC串联电路的过渡过程。
2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。
二、实验原理电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。
从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。
电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。
1、RC电路的零状态响应（电容C充电）在图5-1 (a)所示RC串联电路，开关S在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接通，对电容元件开始充电。
此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。
(a) (b)图5-1 RC电路的零状态响应电路及u C、u R、i 随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t 0时电路的微分方程为电容元件两端电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。
电压u c按指数规律随时间增长而趋于稳定值。
电路中的电流为电阻上的电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。
2、RC电路的零输入响应（电容C放电）在图5－2（a）所示, RC串联电路。
开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压u C= U0，电路处于稳定状态。
在t = 0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。
此时电容元件经过电阻R开始放电。
此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。
(a) (b)图5－2RC电路的零输入响应电路及u C、u R、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t >0时的电路微分方程为电容两端电压为其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。
它的初始值为U0，按指数规律衰减而趋于零。
τ=R C式中τ = RC，叫时间常数，它所反映了电路过渡过程时间的长短，τ越大过渡时间就越长。
电路中的电流为电阻上电压为其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。
电路仿真实验报告——RC一阶电路的响应测试
RC 一阶电路的响应测试一．实验目的1.测定RC一阶电路的零输入相应，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二．原理说明动态网络的过渡过程是身份短暂的单次变化过程，对时间常数较大的电路，可以用扫描长的余辉示波器观察光点的移动轨迹。
然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测有段数据的，必须使用这种单次变化的过程重复出现。
为此，我们利用信号发生器来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶阶跃信号；方波的下降沿作为零输入响应的负阶阶跃信号。
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，其变化的快慢取决于电路的时间常数。
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出信号的周期有着一定得要求。
一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，且由R端作为响应作为输入。
三．实验仪器函数信号发生器*1；双踪示波器*1.四．实验内容及步骤1.按照实验内容在仿真软件上建立好如下电路图：2.设置信号发生器的参数为U=3V，f=1KHz，点击运行，示波器显示如下：3.将示波器接在电阻两端，观察示波器如下：4.令R=10KΏ,C=3300PF，重复上述步骤，示波器显示如下：5.令C=3300PF,R=30KΏ,重复上述测量，示波器显示如下：五．实验总结1，仿真实验与真实实验的差别。
仿真实验是利用计算机编制程序来模拟实验进程的行为。
要进行仿真实验需要大量的参数，还要一个符合真实情况运行的程序。
仿真实验的参数都是通过前人大量的实验得到的。
仿真实验的目的就是节省原料，同时仿真实验的结果和真实实验的结果对照，可以检验各种从实验中归纳出来的定理定律是否正确。
同时实验室做实验的时候存在实验环境的限制，大多数时候的出来的数据与理论存在一定的偏差，因此会对实验结论的得出有一定的影响，在直观性上远不及仿真实验。
RC一阶电路的响应测试
注意，此端应接 信号源的负端
三、实验内容
2、测RC一阶电路的时间常数τ
C、使用示波器，通道1测量信号源，通道2测量C两端的电压，注 意，两个通道的探笔夹子端都应该接在地端（信号源负端）上。
通道1测信号源
通道2测电容两端的电 压
三、实验内容
2、测RC一阶电路的时间常数τ
C、使用示波器，通道1测量信号源，通道2测量C两端的电压，注 意，两个通道的探笔夹子端都应该接在地端（信号源负端）上。
三、实验内容
2、测RC一阶电路的时间常数τ
C、使用示波器，通道1测量信号源，通道2测量C两端的电压，注 意，两个通道的探笔夹子端都应该接在地端（信号源负端）上。
两支探笔的夹子端都 得接到信号源的负端
三、实验内容
2、测RC一阶电路的时间常数τ
D、使用示波器的Cursor（光标追踪）功能追踪曲线，测量时间 常数τ
通过开关的通断来 选择不同的电阻
注意，此端应接 信号源的负端
三、实验内容
4、积分电路（电容C上的电压）：
保持C=0.01μF不变，令R＝10kΩ、5.1kΩ、510Ω，观察并描绘响应的 波形，定性地观察对响应的影响。（测三幅图，图上须包含源信号以及 响应曲线）
注意，此端应接 信号源的负端
三、实验内容
示波器的Measure功能 可以在屏幕上显示所测 波形的所有参数
如果出不了 波形，别记 记了Auto键
示波器的钩 笔接信号源 正端
示波器的夹 子接信号源 的地
三、实验内容
注意，表笔应 打在1X端
示波器探笔
该夹子应接被测信号的 地端
RC一阶电路的响应测试实验内容精修订
R C一阶电路的响应测试实验内容集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#实验五 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、零状态响应及全响应。
2. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。
3. 学会时间常数τ的测定方法。
4. 进一步学会用示波器观测波形。
二、原理说明图所示的矩形脉冲电压波u i可以看成是按照一定规律定时接通和关断的直流电压源U。
若将此电压u i加在RC串联电路上（见图），则会产生一系列的电容连续充电和放电的动态过程，在u i的上升沿为电容的充电过程，而在u i的下降沿为电容的放电过程。
它们与矩形脉冲电压u i的脉冲宽度t w及RC串联电路的时间常数τ有十分密切的关系。
当t w不变时，适当选取不同的参数，改变时间常数τ，会使电路特性发生质的变化。
图矩形脉冲电压波形图 RC串联电路图1. RC一阶电路的零状态响应所有储能元件初始值为0的电路对于激励的响应称为零状态响应。
电路的微分方程+u C=U m，其解为u C(t)=U m(1−e−tτ) (t≥0)，式中，τ＝RC为该电路的为：RC du Cdt时间常数。
2. RC一阶电路的零输入响应电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。
电路达到稳态后，电容器经R放电，此时的电路响应为零输入响应。
电路的微分方程为：RC du C+u C=0，其解为u C(t)=U m e−tτ。
dtRC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（如图所示），其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。
3. 时间常数τ的测定方法方法一：在已知电路参数的条件下，时间常数可以直接由公式计算得出，τ＝RC。
方法二：对充电曲线（零状态响应），电容的端电压达到最大值的1−1e（约）倍时所需要的时间即是时间常数τ。
如图（a）所示，用示波器观测响应波形，取上升曲线中波形幅值的倍处所对应的时间轴的刻度，计算出电路的时间常数：τ=扫描时间×OP其中，扫描时间是示波器上X轴扫描速度开关“t/div”的大小。
电路仿真实验报告——RC一阶电路的响应测试
RC 一阶电路的响应测试一．实验目的1.测定RC一阶电路的零输入相应，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二．原理说明动态网络的过渡过程是身份短暂的单次变化过程，对时间常数较大的电路，可以用扫描长的余辉示波器观察光点的移动轨迹。
然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测有段数据的，必须使用这种单次变化的过程重复出现。
为此，我们利用信号发生器来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶阶跃信号；方波的下降沿作为零输入响应的负阶阶跃信号。
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，其变化的快慢取决于电路的时间常数。
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出信号的周期有着一定得要求。
一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，且由R端作为响应作为输入。
三．实验仪器函数信号发生器*1；双踪示波器*1.四．实验内容及步骤1.按照实验内容在仿真软件上建立好如下电路图：2.设置信号发生器的参数为U=3V，f=1KHz，点击运行，示波器显示如下：3.将示波器接在电阻两端，观察示波器如下：4.令R=10KΏ,C=3300PF，重复上述步骤，示波器显示如下：5.令C=3300PF,R=30KΏ,重复上述测量，示波器显示如下：五．实验总结1，仿真实验与真实实验的差别。
仿真实验是利用计算机编制程序来模拟实验进程的行为。
要进行仿真实验需要大量的参数，还要一个符合真实情况运行的程序。
仿真实验的参数都是通过前人大量的实验得到的。
仿真实验的目的就是节省原料，同时仿真实验的结果和真实实验的结果对照，可以检验各种从实验中归纳出来的定理定律是否正确。
同时实验室做实验的时候存在实验环境的限制，大多数时候的出来的数据与理论存在一定的偏差，因此会对实验结论的得出有一定的影响，在直观性上远不及仿真实验。
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。
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 6-14. 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 RCT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。
RC一阶电路的响应测试实验报告
二．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. 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i L （0）和电容电压u c （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。
RC一阶电路响应测试实验报告(00001)
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tt0.63200c uuU m c uU m7-2(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>>2T，则该RC 电路称为积分电路。
一阶RC电路的零状态与零输入响应
一 五、一过阶渡R过C程电路的零输入响应的分析
RC电路的零输入响应，是指已经充过电的电容通过电阻放电 的物理过程。
一阶RC电路的零输入响应
一 四、一过阶渡R过C程电路的零输入响应的分析
一阶RC电路的零输入响应的定性分析
在换路的瞬间，由于电容的电压不能突变，仍然是 U0 。根据KVL，电阻端电 压将从0突变至 U0 ，相应地，电路中的电流也由 0 跃至 U0 / R 。换路后，电容
一 二、一过阶渡R过C程电路的零状态响应的分析
一阶RC电路的零状态响应的定性分析
在换路的瞬间，由于 uC (0 ) 0，电容相当于短路，因此U S 全部加在
电阻R上，故 uR 立即由换路前的0突变至 U S ，电路电流也相应地由换
路前的0突变至 Us / R 。换路后，电容开始充电，随着时间的增长，极 板上积聚的电荷越来越多，电容两端的电压也不断增大，与此同时电阻
一、什么是一阶电路
一阶电路是指由R、C或者R、L组成的仅含有一种储能元件的 电路。
在前面的情景学习过程中，我们接触过戴维南定理和诺顿定理。 而且任何一个复杂的一阶电路，总可以用戴维南定理或诺顿定理 将其等效为一个RC电路或者RL电路。
一 二、一过阶渡R过C程电路的零状态响应的分析
一阶RC电路的零状态响应的定义
若在换路前电容和电感没有储能，则在换路后的瞬间，电容两 端的电压为零，电感中的电流为零，此时，电路处于零初始状态。 一个零初始状态的电路在换路后受到（直流）激励作用而产生的 电流、电压即称为电路的零状态响应。
一 二、一过阶渡R过C程电路的零状态响应的分析
RC电路的零状态响应
请分析自换路 后瞬间起，至 电路进入新的 稳定状态这段 时间内电容、 电阻两端电压 和及电路电流 等的变化规律 。
RC一阶电路的响应检验实验内容
实验五 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、零状态响应及全响应。
2. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。
3. 学会时间常数τ的测定方法。
4. 进一步学会用示波器观测波形。
二、原理说明图5.1所示的矩形脉冲电压波u i 可以看成是按照一定规律定时接通和关断的直流电压源U 。
若将此电压u i 加在RC 串联电路上（见图5.2），则会产生一系列的电容连续充电和放电的动态过程，在u i 的上升沿为电容的充电过程，而在u i 的下降沿为电容的放电过程。
它们与矩形脉冲电压u i 的脉冲宽度t w 及RC 串联电路的时间常数τ有十分密切的关系。
当t w 不变时，适当选取不同的参数，改变时间常数τ，会使电路特性发生质的变化。
图5.1 矩形脉冲电压波形 图5.2 RC 串联电路图1. RC 一阶电路的零状态响应所有储能元件初始值为0的电路对于激励的响应称为零状态响应。
电路的微分方程为：RC du C dt+u C =U m ，其解为u C (t )=U m (1−e −tτ) (t ≥0)，式中，τ＝RC 为该电路的时间常数。
2. RC 一阶电路的零输入响应电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。
电路达到稳态后，电容器经R 放电，此时的电路响应为零输入响应。
电路的微分方程为：RC du C dt+u C =0，其解为u C (t )=U m e −tτ 。
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（如图5.3所示），其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。
3. 时间常数τ的测定方法方法一：在已知电路参数的条件下，时间常数可以直接由公式计算得出，τ＝RC 。
方法二：对充电曲线（零状态响应），电容的端电压达到最大值的1−1e （约0.632）倍时所需要的时间即是时间常数τ。
如图5.3（a ）所示，用示波器观测响应波形，取上升曲线中波形幅值的0.632倍处所对应的时间轴的刻度，计算出电路的时间常数：τ=扫描时间×OP其中，扫描时间是示波器上X 轴扫描速度开关“t/div ”的大小。
实验五RC一阶电路响应测试
实验五RC 一阶电路响应测试一、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二、实验仪器RXDI-1A电路原理与实验箱、双踪示波器三、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，对时间常数的较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。
然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，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，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波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，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2、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、时间常数的测定方法图 A 所示电路E1 K R+2 E CO（ a）—tU C（ c）0．6320．368tττ（b）图 1根据一阶微分方程的求解得到零输入响应的输出函数为（选择零输入响应的起始时刻为计时起点） :U C =Ee t / RC =E e t /当 t= 时， Uo(τ)=0.368E，此时所对应的时间就等于。
零状态响应波形的函数为（选择零状态响应的起始时刻为计时起点）:U C=E（1－e t / RC） =E（ 1－e t /）当 t= 时， Uo(τ)=0.632E，此时所对应的时间也是。
4、微分电路积分电路是RC 一阶电路中较为典型的电路，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，方波序列脉冲的重复激励下，当满足τ=RC<<T/2时（T为方波脉冲的重复周期），且由R端作为响应输出，如图2（a）所示。
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US
C UC
-
0
输入方波信号
1/2T
T
t
相位差
输入
输出
US F R C U
(V)
测计
1
2
3
输入信号
U
U
0 T/2
T
t0
T/2
T
t
U U
0
T/2
T
t
U 0 T/2
输出信号 0
T/2
T
t
U
相位差
T
t
U
0 T/2
T
t
U
0 T/2
T
t0
T/2
T
t
注意： －、改变电阻或电容参数时数值应Байду номын сангаас大些 二、电容应用专用仪器测得其容量后再计算 三、要正确操作示波波器，注意选取电压的测
Uco 0.632Uco
t
て
一阶电路的响应曲线
电路的过渡过程是
U 输入信号 输出信号
十分短暂的变化过程。
用一般示波器观察过渡
过程，必须使之重复出
现。为此，用方波来模
拟阶跃激励信号，方波 0 T/2 T
t
的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号； 方波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。
欢迎同学们
到 电子电工实验中心实验
实验五 RC一阶电路的零输入响应和零 状态响应(指p91、辅p27)
实验内容： 该实验通过改变电路中RC的参数，观察：
一、RC电路过渡过程及时间常数的变化； 二、微分电路和应具备的条件 三、积分电路和应具备的条件
一、时间常数 ح的测定方法
㈠、过渡(放电)过程：(模拟电路)
T
t
二、微分电路的测试（输出电压是输入电压的微分）
由R=100Ω、C=0.01uF 组成微分电路，在示波器 上观察变化曲线，观察其响应曲线。逐步增大R之值， 观察曲线变化。
微分电路必须满足的两个条件：一是RC《T∕2、
二是必须在电阻“R”两端输出。
て《T/2 C
U 输入信号 输出信号
+
US -
T/2
0.368
R UR 0
t
T/2 T
输入方波信号
三、积分电路的测试：输出信号电压与输入电压的积分成正比。
由R=10KΩ，C=0.47uF组成积分电路，在示波器 上观察变化曲线，继续增大“C”之值，观察曲线的变 化。
积分电路必须满足的两个条件：一是RC》T∕2、 二是必须在电容“C”两端输出。
U
て》T/2 R
+ 开
US
US
332 474 10uf 100uf
-
-
充放电路、积分电路
100 1K 10K 100K
微分电路
-
谢 谢！
㈡、过渡(充电)过程： (模拟电路)
一阶网络中，动态元件的初始储能为零时，由施 加于网络的输入信号产生的响应即为一阶网络的零状 态响应。
输入信号最简单的形式是恒定的成阶跃的电压或 电流。我们亦可用零状态响应波形来测定时间常数。
稳压电源
K
t=0 +
Us
-
RC串联
R +
Uc(t) -
零状态的一阶电路
Uc
量功能 四、在不同电阻参数的电路中其时间常数“て”
要用示波器测量和理、 论计算 五、积分电路因为是积分信号输出，其时间常
数“て”不用测量 六、各种特性图要分别用坐标纸绘制并作出比较 七、科学、合理、实用地制定一个综合数据表格
实验五 RC一阶电路的零输入响应 和零状态响应电路板电路
+ 10K
开
+ 0.01uf
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 。一阶网
络在没有输入信号作用时，由电路中动态元件的初始贮能所产 生的响应，就是零输入响应。
稳压电源
t=0
+
K RC并联
Us + Uc R -
-
零输入的一阶电路
Uc
Uco
0.368Uco
t
て 一阶电路的响应曲线
电路在这样的方波信号的激励下，是和直
流电路接通与断开的过渡过程是基本相同的。
一、RC过渡电路的测试 选择R=10KΩ，
C=3300(332)pF，组成 RC充放电电路，在示波 器上观察变化曲线。
U 输入信号
输入方波电压US=4V 频率F=1KHz
0
T/2 T
t
U
输出信号
+ Us
-
R
C+
-
0 T/2