实验九一阶电路暂态响应(有数据)
一阶RC电路的暂态响应
实验报告课程名称：电路与电子实验I 指导老师：童梅成绩：__________________ 实验名称：一阶RC电路的暂态响应实验类型：电路实验同组学生姓名：一、实验目的二、实验原理三、实验接线图四、实验设备五、实验步骤六、实验数据记录七、实验数据分析八、实验反思九、仿真部分一、实验目的：1.熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应；2.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；3.从响应曲线中求出RC电路时间常数；4.掌握积分电路和微分电路的基本概念。
二、实验原理：1.零输入响应：无外施激励，即输入信号为零，由储能元件的初始储能所引起的响应。
在零输入响应中，U c（0-）=U0，U c=U0*e-t/RC，i=I0*e-t/RC，令τ=RC，称其为一阶电路的时间常数。
如图，令t2-t1=τ，则U c（t2）=e-1*U0*e-t/τ=0.368U c（t1），先在起始点附近确定一点U1，然后确定U2=0.368U1，即U1-U2=0.632U1，然后利用示波器的光标追踪来寻找U2，二者对应的横坐标为t1、t2，τ=t2-t1。
2.零状态响应：换路前储能元件没有初始储能，由外施激励所产生的响应。
在零状态响应中，U c=U s(1-e-t/RC),i=U s/R*e-t/RC，τ=RC为时间常数。
如图，令t2-t1=τ，则U c（t2）=U s（1-0.368e-t1/τ），则U c（t2）-U c（t1）=0.632（U s-U c（t1）），在起始点附近确定一点U1，再通过 U c（t2）-U c（t1）=0.632（U s-U c（t1））确定U2，二者的横坐标分别为t1、t2，τ=t2-t1。
3.全响应状态：外施激励和初始状态共同作用下产生的电路响应。
全响应=零状态响应+零输入响应三者的图像如下：4.方波响应：从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压。
一阶RC电路的暂态响应
一阶RC电路的暂态响应一、实验目的1、观察RC电路的充放电过程及其与时间常数的关系。
2、在微分电路和积分电路中，时间常数与工作脉冲宽度对输出波形的影响。
3、学习低频信号发生器及示波器的使用。
二、实验设备双踪示波器低频信号发生器电工电路基本模块系统三、实验内容说明1、微分电路微分电路在脉冲技术中有着广泛的应用。
图1所示为微分电路，其输出电压u o为：u o=Ri=Rc du c/dt，即输出电压u o与电容两端电压u c对时间的导数成正比。
当电路的时间常数τ=RC很小时，u c»u，则u i=u c+u o≈u c,∴uo≈RCdu i/dt。
图1微分电路原理图即当时间常数τ=RC很小时，输出电压uo近似与输入电压对时间的导数成正比。
所以图1电路称为“微分电路”。
图1所示电路并不是在任何条件下都能起微分作用的。
有无微分作用的关键是时间常数τ与脉冲宽度tp的相对大小。
当τ<<tp时，微分作用显著，输出电压成为双向的尖脉冲，如图2(a)所示。
当τ=tp时，微分作用不显著[见图2（b）]。
当τ>>tp时，输出电压uo的波形基本上与输入电压u i的波形一致，只是将波形向下平移了一段距离，使波形正半周和负半周所包含的面积相等[见图2（c）]。
这时电路成为一般阻容耦合电路。
ui uo tuo ui ui 0t 0t0ttp ←T →00t (a)τ＝tp (b)τ＝tp (c)τ>>tp图2不同时间常数对微分电路输出波的影响2、积分电路将图1中的R ﹑C 的位置对换，便成图3所示的积分电路。
此时输出电压U o 为即输出电压Uo 与电阻两端电压U R 对时间的积分成正比。
当电路的时间常数τ=RC 很大时，U R >>U 0，则Ui=U R +U 0≈U R ,∴即当τ很大时，输出电压Uo 近似与输入电压Ui 对时间的积分成正比。
所以图3电路称为“积分电路”。
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。
一阶电路动态响应实验报告
一阶电路动态响应实验报告一、实验报告概述一阶电路动态响应这个实验啊，可有意思啦。
这就像是探索电路世界里的一个小秘密一样。
咱这个实验呢，就是要看看电路在不同的初始条件下，它是怎么随着时间变化而做出反应的。
这就好比是观察一个小生物，看它在不同环境里是怎么生存的。
二、实验目标1. 我们要搞清楚一阶电路动态响应的特点。
就像是认识一个新朋友，要知道他的脾气秉性一样。
2. 学会用实验仪器来测量相关的数据。
这就像是厨师要学会用锅碗瓢盆做出美味佳肴一样。
3. 能够根据实验数据画出准确的响应曲线。
这曲线就像是这个电路的一张画像，能让我们一眼看出它的变化情况。
三、实验重点和难点1. 重点准确连接电路。
这就像是搭积木，每一块都要放对位置，不然整个电路就没法正常工作啦。
正确读取实验仪器的数据。
这数据可不能读错呀，读错了就像认错了路，会把我们带偏的。
2. 难点理解动态响应的概念。
这个概念有点抽象呢，就像雾里看花，要费点功夫才能看清楚。
对实验中出现的误差进行分析。
误差就像调皮的小捣蛋鬼，要找出它是从哪里冒出来的可不容易。
四、实验方法1. 我们采用的是实验测量法。
就像探险家拿着地图和工具去探索未知的地方一样，我们拿着仪器去测量电路的各种参数。
2. 还有对比法。
把不同条件下的实验结果进行对比，就像比较两个苹果，看哪个更甜一样。
五、实验过程1. 电路连接首先把电源、电阻、电容这些元件都拿出来。
就像准备食材一样，要把做菜的材料都准备好。
然后按照电路图小心翼翼地连接起来。
这时候要特别小心，就像走钢丝一样，一步都不能错。
我会跟同学们说：“同学们啊，这电路连接就像搭乐高积木，每个零件都有它的位置，可不能乱放哦。
”要是有同学接错了，我会笑着说：“哎呀，这个小零件跑错地方啦，咱们把它送回正确的家吧。
”2. 数据测量打开电源之后呢，我们就用仪器开始测量电压和电流啦。
这时候要眼睛紧紧盯着仪器的显示屏，就像小侦探在寻找线索一样。
我会提醒同学们：“大家的眼睛要像老鹰一样锐利哦，别错过任何一个数据。
一阶电路的暂态响应实验报告
一阶电路的暂态响应实验报告实验目的，通过对一阶电路的暂态响应进行实验，加深对一阶电路暂态响应特性的理解，掌握一阶电路的暂态响应规律。
实验仪器与设备，示波器、电源、电阻、电容、开关、万用表等。
实验原理，一阶电路是指电路中只包含一个电感或一个电容的电路。
在直流电路中，一阶电路的暂态响应是指在电路中出现突然的变化时，电路中的电流、电压等参数随时间的变化规律。
对于充电过程，电压和电流随时间的变化规律为指数衰减；对于放电过程，电压和电流随时间的变化规律为指数增长。
实验步骤：1. 搭建一阶电路，连接电源、电阻、电容和开关，通过示波器观察电路的暂态响应。
2. 打开电源，关闭开关，记录电容电压随时间的变化曲线。
3. 打开开关，记录电容电压随时间的变化曲线。
4. 根据实验数据，分析一阶电路的暂态响应特性。
实验数据与分析：1. 充电过程中，电容电压随时间的变化曲线呈指数衰减，符合一阶电路暂态响应的特性。
2. 放电过程中，电容电压随时间的变化曲线呈指数增长，也符合一阶电路暂态响应的特性。
实验结论，通过实验数据分析，我们验证了一阶电路的暂态响应特性，充电过程和放电过程都符合指数衰减和指数增长的规律。
这些实验结果与理论预期相符，加深了我们对一阶电路暂态响应特性的理解。
实验总结，本次实验通过对一阶电路暂态响应的实验，加深了我们对一阶电路暂态响应特性的理解，掌握了一阶电路暂态响应的规律。
同时，实验过程中我们也学会了如何使用示波器观察电路的暂态响应，这对我们今后的实验和工作都具有重要的指导意义。
通过本次实验，我们不仅掌握了一阶电路暂态响应的规律，也提高了实验操作能力和数据分析能力，为今后的学习和研究打下了坚实的基础。
一阶电路暂态分析实验
电路实验一阶电路的暂态分析1、实验目的1）学习用一般电工仪器测定单次激励过程中一阶RC电路的零状态响应、零输入响应方法。
2）学会从响应曲线中求出RC电路时间常数r的方法。
3）观察RL、RC电路在周期方波电压作用下暂态过程的响应。
4）掌握示波器的使用方法。
2、实验任务（1）测定RC一阶电路在单次激励过程的零状态响应。
设计一个测定RC一阶电路的零状态响应的实验电路，要求r足够大（大于或等于30%）。
用一般电工仪表逐点测出电路在换路后各时刻的电流、电压值。
1）测定并绘制零状态响应的i c~f(t)曲线。
在t=0时刻换路，迅速用计时器（秒表）计时，每隔一定时间（根据τ设定时间间隔）列表读记i c之值，并根据计时t和测量的i c值，逐点描绘出i c~f(t)曲线。
2）测定并绘制零状态响应的u c~f(t)曲线。
在t=0时刻换路，迅速用计时器（秒表）计时，每隔一定时间（根据τ设定时间间隔）列表读记u c之值，并根据计时t和测量的u c值，逐点描绘出u c~f(t)曲线。
3)对描绘出的i c~f(t)曲线或u c~f(t)曲线反求时间常数τ值，并与理论之相对比。
（2）测定RC一阶电路在单次过程中的零输入响应设计一个测定RC一节电路的零输入响应实验电路，要求τ值足够大（τ≧30%）。
用一般电工仪表逐点测出电路在换路各时刻的电流、电压值。
1）测量并绘制零输入响应的i c~f(t)曲线。
2）测量并绘制零输入响应的u c~f(t)曲线。
(3)观察RL、RC一阶电路在周期正方波作用下的响应1）自拟RL串联电路，用函数电源周期为T的方波做激励，用示波器观察响应。
改变τ值，观察响应的变化，说明τ值的大小对波形作用。
2）自拟RC串联电路，用函数电源周期为T的方波做激励，用示波器观察响应。
改变τ值，观察响应的变化，说明τ值的大小对波形作用。
3、实验要求1）预习相关理论，根据实验任务写出预习报告。
2）自拟实验电路，制定测量步骤。
一阶电路的暂态响应
一阶电路的暂态响应指导老师：徐峰吉林大学通信工程学院吉林长春130012摘要：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。
又τ=RC，再T、C一定时，我们可以通过改变R的值，来得到我们所需要的电路。
本次实验通过改变电阻R来使在微分电路中T/2=5.5τ，在积分电路中5/2T=τ，用示波器测出波形图，并与用multisim模拟出的波形图进行比较。
关键词:一阶RC电路微分电路积分电路时间常数Abstract：Output signal and the input signal is proportional to the differential circuit is called a differential circuit, the output signal and the input signal is proportional to the integral of the circuit is called an integrating circuit. Integral and differential circuit using the capacitor charging characteristics are achieved, basically consists of a capacitor and a resistor, integral and differential characteristics of the circuit by the resistance and capacitance characteristics of the decision (RC time constant), the greater time constant, the waveform change the longer the time required.And τ=RC,when the value of C 、T unchanged，we can change the value of R，to get circuit that we want. This experiment by changing the resistor R to make the differential circuit T / 2 = 5.5τ, the integrator circuit 5/2T = τ, measured with an oscilloscope waveform, and with the use multisim simulated waveform diagram for comparison.Key word s:First-order RC dynamic circuit Differential circuit Integral circuit T ime constant0.引言：微分电路和积分电路是电容器充放电现象的一种应用输出电压与输入电压成微分关系的电路为微分电路，通常由电容和电阻组成；输出电压与输入电压成积分关系的电路为积分电路，通常由电阻和电容组成。
RC一阶电路的响应测试
实验九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测绘波形。
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）和电容的初始电压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，它取决于初始状态和电路特性（通过时间常数τ=RC来体现），这种响应是随时间按指数规律衰减的。
在零初始状态时，仅由在t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，这种响应是从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称为“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，对时间常数τ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τ，那么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。
3. 时间常数τ的测定方法:图9-1（a）所示电路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。
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实验九 一阶电路的暂态响应
一、实验目的
1、掌握一阶电路暂态响应的原理
2、观测一阶电路的时间常数τ对电路暂态过程的影响
二、实验仪器
1、双踪示波器
1台
2、模块一S5
1块
3、信号源及频率计模块S2 1块
三、实验原理
含有L 、C 储能元件的电路通常用微分方程来描述，电路的阶数取决于微分方程的阶数。
凡是用一阶微分方程描述的电路称为一阶电路。
一阶电路由一个储能元件和电阻组成，具有两种组合：RC 电路和RL 电路。
图9-1和图9-2分别描述了RC 电路与RL 电路的基本连接示意图。
根据给定的初始条件和列写出的一阶微分方程以及激励信号，可以求得一阶电路的零输
入响应和零状态响应。
当系统的激励信号为阶跃函数时，其零状态电压响应一般可表示为下列两种形式：
τt
e U t u -
=0)( （t ≥0） )1()(0τt
e U t u --= （t ≥0）
其中，τ为电路的时间常数。
在RC 电路中，τ=RC ；在RL 电路中，τ=L/R 。
零状态电流响应的形式与之相似。
本实验研究的暂态响应主要是指系统的零状态电压响应。
τ值的测量方法:当电路两端加电压为Us 的激励时，储能原件两端的电压从0升到0.7Us 所经历的时间，即为电路的时间常数τ。
（t ）
t ）
四、实验内容
一阶电路的零状态响应，是系统在无初始储能或状态为零情况下，仅由外加激励源引起的响应。
为了使我们能够在仪器上看到稳定的波形，通常用周期性变化的方波信号作为电路的激励信号。
此时电路的输出即可以看成是研究脉冲序列作用于一阶电路，也可看成是研究一阶电路的直流暂态特性。
即用方波的前沿来代替单次接通的直流电源，用方波的后沿来代替单次断开的直流电源。
方波的半个周期应大于被测一阶电路的时间常数3-5倍；当方波的半个周期小于被测电路时间常数3-5倍时，情况则较为复杂。
（一）一阶RC电路的观测
实验电路连接图如图9-3（a）所示。
信号源输出信号的要求：频率2.5K的方波。
①连接信号源输出端P2与P1；
②连接P2与P6；
③用示波器观测TP6输出的波形；
④根据R、C计算出时间常数τ；
⑤根据实际观测到的波形计算出实测的时间常数τ；
⑥把“P2与P6”间的连线改变为“P2连P7”或“P3连P6”或“P3连P7”（注：
当连接点改在P7时，输出测量点应该在TP7）；
⑦重复上面的实验过程，将结果填入表9-1中。
表9-1 一阶RC电路
P2—P6：
P2—P7：
P3—P6：
P3—P7：
（二）一阶RL电路的观测
实验电路连接图如图9-3（b）所示。
信号源输出信号的要求：频率2.5K的方波。
①连接信号源输出端P2与P4；
②连接P5与P8；
③用示波器观测TP8处输出的波形；
④根据R、L计算出时间常数τ；
⑤根据实际观测到的波形计算出实测的时间常数τ；
⑥把“P5与P8”间的连线改变为“P5连P9”，此时输出测量点也相应地改为TP9；
⑦重复上面的实验过程，将结果填入表9-2。
表9-2 一阶RL电路
连接点R（KΩ）L（mH）τ=L/R（μs）实测τ值测量点
P5—P8 1 10 10.00 9.600μs TP8
P5—P9 0.47 10 21.28 20.00μs TP9
P5—P8：
P5—P9：
图9-3(a) RC一阶电路实验连接图
图9-3(b) RL一阶电路实验连接图
五、实验小结
通过这次的实验我知道了时间常数越大，电路的暂态过程越长。
如果电阻一定，则时间常数越大，电容值就越大。
相同电压下所储存的电荷越多，完成充放电的时间也越长，暂态过程越长。
如果电容值一定，则时间常数越大，电阻值就越大，电路阻碍电流流动的作用越
强，要完成充放电的时间也越长，暂态过程越长。