浙江大学模电实验6一阶RC
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实验6 一阶RC电路的暂态 响应
实验目的
熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的 基本规律和特点。 掌握积分电路和微分电路的基本概念。 学习从响应曲线中求出RC电路时间常数τ 。
实验原理
1. 零输入响应：指输入为零， 初始状态不为零所引起的电 路响应（放电过程）。
1 2 US K R uC iC C
1）直流电压源5V,选择 R=1kΩ,C=1000µF（DG08板） （电解电容，注意极性） 2）开关的接法 3）示波器通CH1选为1V/格，直 流耦合 4）示波器的时基选为500ms
实验任务2
2. 方波电压供电：选择合适的R、C值(R=100Ω～ 9999Ω, C=0.1μf，或0.15μf，或0.22μf)，组成RC 电路，接入方波电压信号源，调节电阻的值或调 节信号源频率(初始频率可选择f = 1kHz)，观察并 描绘τ=0.1T、τ=1T和τ=10T 三种情况下的uS、uC、 uR波形，并作记录。
实验任务1: 仿真实验
例1、直流源激励下的RC一阶电路零输入响应、零 状态响应仿真及时间常数的确定。
零状态响应及其时间常数的确定
零输入响应及其时间常数的确定
例2、方波激励下的RC一阶电路零输入响应、零 状态响应仿真及时间常数的确定。
时间常数为τ= 0.01T。
时间常数为τ=0.05T 。
示波器使用注意事项：
绝对不能接220V交流电； 不要将两个通道的接地线（黑色端）连在电 路的不同位置，以免造成短路；
பைடு நூலகம்
实验报告
1. 根据实验观测结果，记录一阶RC电路充放电时 并与计算结果比较，分析误差原因。
电容及电阻电压的变化曲线，由曲线测得时间常数， 2. 根据观测结果，归纳、总结积分电路和微分电 路的形成条件，说明波形变换的特征。指出各波形 对应的参数。
R >> X C = 1 2π f
u R us = i ≈ R R
uC = i (ξ ) d ξ ∫= ∫
0 t t 0
us (ξ ) d ξ RC
C
低频信号
τ << T = 1/ f
uR作为输出
高频信号
τ >> T = 1/ f
uC作为输出
在方波序列脉冲的激励下，积分电路的输出信号波形在一定条件下成为三角波； 而微分电路的输出信号波形为尖脉冲波。功用：积分电路可把矩形波转换成三 角波；微分电路可把矩形波转换成尖脉冲波。
= uC (t ) U 0 e
− t RC
(t ≥ 0+ )
τ = RC
时间常数τ:由uc(t0) 衰减至0.368uc(t0) 处所需时间。
RC电路的零状态响应(充电)
2. 零状态响应：指初始状态为零，而输入不为零所产 生的电路响应（充电过程）
uC (t ) = U S − U Se
− t RC
1 2 US K R uC iC C
信号源频率输出端为50Ω输出口， 选择信号源输出峰峰值3V。 通过改变R值改变τ或改变f值改变T。
* 实验任务（提高实验）
利用示波器同时观察RC电路的阶跃响应和冲激 响应。（书P127，图5-3-6） 冲激响应幅值较小，可适当增大R1的值。
实验设备
动态实验单元DG08 信号源 示波器
= U S (1 − e
−
t RC
)(t ≥ 0)
RC电路的零状态响应(充电又放电)
3. 全响应：指输入与初始状态均不为零时所产生的电 路响应。
方波响应：使用方波信号激励，
US
1 2
K R uC iC C
T τ << 2
T τ >> 2
微分和积分电路：使用方波信号激励，注意输出电
压与输入电压之间的关系。
时间常数为τ= 0.1T。
时间常数为τ= 0.2T。
时间常数为τ=1T 。
时间常数为τ=2T 。
例3、同时观测阶跃和冲激响应电路的仿真。
实验任务2: 实际操作实验
实验任务1
1. 直流电压供电：RC充放电电路。在示波器上观察 RC一阶电路零输入响应（充电）、零状态响应（放 电）、全响应 uC、uR共3个波形图（每种响应uC、 uR同时显示）。测量电路时间常数τ，与理论值比较。
30
微分电路：取电阻电压为输 出，对低频信号实现微分运算。 低频信号
τ << T = 1/ f
= XC 1 2π f >> R
uC (t ) ≈ us (t )
duC (t ) dus (t ) = uR RC = RC dt dt
积分电路：取电容电压为输出，对高频信号实现积分。 高频信号
τ >> T = 1/ f
实验目的
熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的 基本规律和特点。 掌握积分电路和微分电路的基本概念。 学习从响应曲线中求出RC电路时间常数τ 。
实验原理
1. 零输入响应：指输入为零， 初始状态不为零所引起的电 路响应（放电过程）。
1 2 US K R uC iC C
1）直流电压源5V,选择 R=1kΩ,C=1000µF（DG08板） （电解电容，注意极性） 2）开关的接法 3）示波器通CH1选为1V/格，直 流耦合 4）示波器的时基选为500ms
实验任务2
2. 方波电压供电：选择合适的R、C值(R=100Ω～ 9999Ω, C=0.1μf，或0.15μf，或0.22μf)，组成RC 电路，接入方波电压信号源，调节电阻的值或调 节信号源频率(初始频率可选择f = 1kHz)，观察并 描绘τ=0.1T、τ=1T和τ=10T 三种情况下的uS、uC、 uR波形，并作记录。
实验任务1: 仿真实验
例1、直流源激励下的RC一阶电路零输入响应、零 状态响应仿真及时间常数的确定。
零状态响应及其时间常数的确定
零输入响应及其时间常数的确定
例2、方波激励下的RC一阶电路零输入响应、零 状态响应仿真及时间常数的确定。
时间常数为τ= 0.01T。
时间常数为τ=0.05T 。
示波器使用注意事项：
绝对不能接220V交流电； 不要将两个通道的接地线（黑色端）连在电 路的不同位置，以免造成短路；
பைடு நூலகம்
实验报告
1. 根据实验观测结果，记录一阶RC电路充放电时 并与计算结果比较，分析误差原因。
电容及电阻电压的变化曲线，由曲线测得时间常数， 2. 根据观测结果，归纳、总结积分电路和微分电 路的形成条件，说明波形变换的特征。指出各波形 对应的参数。
R >> X C = 1 2π f
u R us = i ≈ R R
uC = i (ξ ) d ξ ∫= ∫
0 t t 0
us (ξ ) d ξ RC
C
低频信号
τ << T = 1/ f
uR作为输出
高频信号
τ >> T = 1/ f
uC作为输出
在方波序列脉冲的激励下，积分电路的输出信号波形在一定条件下成为三角波； 而微分电路的输出信号波形为尖脉冲波。功用：积分电路可把矩形波转换成三 角波；微分电路可把矩形波转换成尖脉冲波。
= uC (t ) U 0 e
− t RC
(t ≥ 0+ )
τ = RC
时间常数τ:由uc(t0) 衰减至0.368uc(t0) 处所需时间。
RC电路的零状态响应(充电)
2. 零状态响应：指初始状态为零，而输入不为零所产 生的电路响应（充电过程）
uC (t ) = U S − U Se
− t RC
1 2 US K R uC iC C
信号源频率输出端为50Ω输出口， 选择信号源输出峰峰值3V。 通过改变R值改变τ或改变f值改变T。
* 实验任务（提高实验）
利用示波器同时观察RC电路的阶跃响应和冲激 响应。（书P127，图5-3-6） 冲激响应幅值较小，可适当增大R1的值。
实验设备
动态实验单元DG08 信号源 示波器
= U S (1 − e
−
t RC
)(t ≥ 0)
RC电路的零状态响应(充电又放电)
3. 全响应：指输入与初始状态均不为零时所产生的电 路响应。
方波响应：使用方波信号激励，
US
1 2
K R uC iC C
T τ << 2
T τ >> 2
微分和积分电路：使用方波信号激励，注意输出电
压与输入电压之间的关系。
时间常数为τ= 0.1T。
时间常数为τ= 0.2T。
时间常数为τ=1T 。
时间常数为τ=2T 。
例3、同时观测阶跃和冲激响应电路的仿真。
实验任务2: 实际操作实验
实验任务1
1. 直流电压供电：RC充放电电路。在示波器上观察 RC一阶电路零输入响应（充电）、零状态响应（放 电）、全响应 uC、uR共3个波形图（每种响应uC、 uR同时显示）。测量电路时间常数τ，与理论值比较。
30
微分电路：取电阻电压为输 出，对低频信号实现微分运算。 低频信号
τ << T = 1/ f
= XC 1 2π f >> R
uC (t ) ≈ us (t )
duC (t ) dus (t ) = uR RC = RC dt dt
积分电路：取电容电压为输出，对高频信号实现积分。 高频信号
τ >> T = 1/ f