一阶RC电路的暂态响应

专业：电子信息技术及

仪器

实验报告

姓名：__黄云焜课程名称：__电路原理实验______指导老师：__ 熊素铭______成绩：__________________

实验名称：_一阶RC电路的暂态响应____实验类型：________________同组学生姓名：__________

一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

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、掌握积分电路和微分电路的基本概念。

4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。

5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。

二、实验原理

1.电路的过渡过程

2.一阶RC 电路的零输入响应: 激励（电源）为零，由初始储能引起的响应(放电过程)

1)求RC电路时间常数τ

3.一阶RC 电路的零状态响应: 储能元件初始能量为零，在激励（电源）作用下产生的响

应。

1)求RC电路时间常数τ

4.一阶RC 电路的全响应: 非零起始状态的电路受到外加激励所引起的响应。

5.一阶RC 电路的方波响应: 从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或

者不断为高低值）。

6.微分电路和积分电路

1)微分电路:如图(1)RC电路，当输出电压取自电阻两端时，对于高频信号，可用作耦合电

路，而对于低频信号则可实现微分运算。

2)积分电路:如图(2)RC电路，当输出电压取自电容两端时，对于高频信号，可实现积分运

算。

图（1）图（2）

7.冲激响应、阶跃响应及其关系：阶跃响应是阶跃函数激励下的零状态响应；冲激响应

是冲激函数激励下的零状态响应；冲激响应是阶跃响应的导数；

三、实验内容及数据记录分析

1.利用DG08动态电路板上的R、C元件组成RC充、放电电路，在示波器上观察零输入响

应、零状态响应和全响应曲线，测取电路时间常数τ(与理论值比较)。

1)观察的曲线图如下

零输入响应曲线零状态响应曲线全响应曲线2)计算电路时间常数τ

2.选择合适的R、C值组成微分电路和积分电路，接入方波电压信号源，在示波器上观察

比较输入、

输出波形；比较改变时间常数后波形的变化情况。信号源电压US = 3V , 频率f= 1000Hz (保持不变)。注：CH1为输出端；CH2为输入端；CH2-CH1为另外一个输出端

1)微分电路T >> τ；R = 1 kΩ；C =0.1 μF

CH1

微分电路图

CH2 CH2-CH1 2)T = τ；R = 10 kΩ；C =0. 1 μF

CH1 CH2

CH2-CH1 积分电路图3)积分电路T << τ；R = 10 kΩ；C =1 μF

CH1 CH2 CH2-CH1 3)由以上三种情况的比较可知：

实验报告（仿真部分）

一、仿真内容：

1.记录一阶RC电路充放电时电容电压和电流的变化曲线，由曲线测得时间常数，并与理论

值比较。

2.记录积分电路和微分电路输入和输出波形；记录τ=0.1T、τ=T 和τ=10T、三种情况

下的波形。

二、仿真记录：

1.设计如下图的电路，进行仿真：

所得曲线图如下：

零输入响应零状态响应全响应

并用原理中的方法来计算，得到的时间常数τ=1.00，与理论值相符。

2.积分电路和微分电路输入和输出波形如下：

第一种情况：τ=0.1T；电路图如下：

相应输入输出图形如下：

Us U C U R 第二种情况：τ= T；电路图如下：

相应输入输出图形如下：

Us U R U C 第三种情况：T = 10τ；电路图如下：

相应输入输出图形如下：

Us U R U C