实验17 RC一阶电路动态特性的仿真

实验17 RC 一阶电路动态特性的仿真

自动化081 0808140823 李璐

一、实验目的

1．通过模拟仪器测试RC 电路的充放电特性。

2．通过模拟示波器观察微分电路和积分电路的波形，进一步熟悉其特性。 3．练习使用EWB 仿真软件进行电路模拟。

二、实验原理与说明

1．RC 电路充放电如图2-17-1所示。

图2-17-1 RC 充放电电路

电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数RC =τ有关。

充电：

放电：

2．脉冲方波电源作用下RC一阶电路响应波形的测量

RC 一阶电路如图2-17-2所示，其电源为如图所示方波信号。

图2-17-2

当R 、C 取不同的值时，使电路时间常数RC =τ随之变化，则输出信号U R 0及U C 的波形也随着τ的不同而改变。

3．一阶RC 微分电路 当τ足够小，即/2T τ ，就构成微分电路，从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系，如图2-17-3。

图2-17-3 RC 微分电路

4．一阶RC 积分电路 而当τ足够大，即/2T τ，就构成积分电路，从电容两端输出的电压与输入电源电压之间呈积分关系，如图2-17-4。

图2-17-4 RC 积分电路

R1为100欧C1为10uF

三、实验内容与步骤

1．RC电路的充放电特性测试

（1）在EWB的电路工作区按图2-17-1连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置。（2）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，通过空格键使电路中的开关分别接通充电和放电回路，观察不同时间常数下RC电路的充放电规律。

（3）该实验要求同学自行选择合适的电路参数，并选取几组不同的数值，通过开关的不同位置，使电容分别处于充电及放电的状态，观察其充放电时间常数对波形的影响。记录每一组测试时的电容、电阻的参数，并计算其时间常数。

2．RC一阶电路响应波形的观测

（1）在EWB的电路工作区按图2-17-2连接电路并存盘。注意参数设置要与图中一致。（2）用示波器观察并记录一阶电路响应的波形。

（3）测量时间常数τ，与计算结果比较。

（4）改变电路中R、C的值，如下

情况一：R=100Ω,C=1000μF

情况二：R=1 kΩ, C=1000μF

情况三：R=10 kΩ,C=1000μF

每种情况都重复（2）（3）的实验步骤，总结响应波形随着τ的不同而改变的规律。3．RC微分电路

（1）在EWB的电路工作区按图2-17-3连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置。（2）选择信号发生器的输出信号为矩形波信号，注意其周期要与时间常数τ相对应。（3）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，观察不同时间常数下微分电路的输出电压波形。

（4）RC微分电路的特性观察由同学自行设计参数，注意，选择参数时要使τ由大到小变化。

4．RC积分电路

（1）在EWB的电路工作区按图2-17-4连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置。（2）选择信号发生器的输出信号为矩形波信号，注意其周期要与时间常数τ相对应。（3）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，观察不同时间常数下积分电路的输出电压波形。

（4）RC积分电路的特性观察也由同学自行设计参数，注意，选择参数时要使τ由小到大变化。

四、实验注意事项

1．使用EWB时注意选择适当的仿真仪表量程。

2．注意微分电路与积分电路的接线是否正确，输出电压端子是否正确。

3．每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，或者暂停来观察波形。4．使用示波器时要注意选择合适的时间和幅值来观察波形。

5．选择信号发生器的不同占空比对输出波形有影响。

五、实验报告要求

按规定完成实验报告，并回答以下问题：

1．你设计的RC电路中电阻、电容的参数是多少？如果观察RC充放电电路，你所选择示波器的单位格时间和幅值各为多少？

2．RC微分电路和积分电路在结构和输出电压方面各有何特点？

3．改变RC微分电路和积分电路的时间常数，波形会如何变化？

4．你在进行电路测试时发现了什么问题？你是如何解决的？