rc串联电路

实验内容：
一、 对于RC 串联电路输入不同频率的方波，电容、电阻输出情况。

二、 10V 直流下如果含有20mv 交流如何测量 三、 如图：
所示信号发生器给予10V 直流或10V 交流（要求不同频率下的正弦、方波三角波信号）电流值为多少。

实验一：对于RC 串联电路输入不同频率的方波，电容、电阻输出情况。

预习实验：
分析电路的传递函数，令RC =τ
)(11
)(11)(11
)(s U s s U RCs s U R sC
sC s U C +=+=+=τ
令ωj s =，则=)(ωj U C )(1
1ωωτj U j +
当1<<ωτ即τ
ω1
<<
时，)()(ωj U s U C ≈，即低频时电路可看成是比例电路，输出信
号与输入信号基本一致；当1>>ωτ即τ
ω1
>>时，)(1)(ωωτ
ωj U j j U C ≈
，即高频时电
路可看成是积分电路
基本RC 串联电路
R
sC
1 )(s U
)
(s U C )(s U R
)
(1)(1)(1)(s U s
s U s
RC RC s U R sC
R s U R +
=
+
=
+=
ττ
，令
ω
j s =，则
=
)(ωj U R )(1ωω
ττ
j U j +
当1<<ωτ即τ
ω1
<<
时，)()(ωωj U j s U R ≈，即低频时电路可看成是微分电路；当
1>>ωτ即τ
ω1
>>时，)()(ωωj U j U C ≈，即高频时电路可看成是比例电路，输出信号与
输入信号基本一致
（以上内容为预习后摘抄）
主要实验器材：
数字的信号发生器、数字示波器、1k Ω电阻、0.01μF 电容（103） 经计算：s 0001.0=τ，
s rad /0001001
=τ
，即f=15923.567HZ
理论分析：
对于低通电路，即RC 串联两端信号，当输入频率f 远小于1592.356HZ 时，为比例电路，远大于时为积分电路；
对于高通电路，即RC 并联两端信号，当输入频率f 远小于1592.356HZ 时，为微分电路，远大于时为比例电路；
实验过程（结果）：
黄色线输入，蓝色线输出
低通电路：
即测量串联RC 电容两边信号
图一：100HZ 图二2000HZ 图三：7000HZ
图四：8000HZ 图五：11KHZ 图六：14KHZ
图七：25KHZ
图八：40KHZ
分析：
当f=100HZ时，远小于15923.567HZ，输入输出波形基本保持不变，体现了低通电路的低频比例特性，当频率逐渐接近8000HZ随着输入“1”的到来电容充电至接近充满，随着“-1”到来，电容放电至接近放完，如此周而复始，如图四；随着频率继续增大，我发现输出波形的幅度慢慢变小了，可以知道随着输入“1”的到来，电容未充满，“-1”就到来了，电容开始放电，如此周而复始，如图七；当频率远大于15923.567HZ是，如图八，体现了低通电路高频的积分性质。

高通电路：即测量串联RC电阻信号
（如下图形测量采取探头x10测量）
（实验不足之处：如下有些图Ch2与Ch1幅度单位不统一,降低了可比性）
图一：100HZ 图二：2000HZ 图三：7000HZ
图四：8000HZ 图五：11KHZ 图六：14KHZ
图七：25KHZ
图八：40KHZ
图九 10MHZ
分析：
当f=100HZ时，远小于15923.567HZ，如图一，体现了高通电路低频的微分性质，当f=10MHZ时，远大于15923.567HZ时，如图九，体现了了高通电路高频的比例性质，其他频率图像与相应频率的低频电路互补。

体会：
作为第一个实验内容，可谓困难重重，但也在实验的过程中进一步学习使用了万用表、示波器、信号发生器。

实验过程遇到如下问题：输入输出该出现不一样的地方，显示一样，后来发现是示波器，测量的元器件的测量线，方向错了，倒过来试试就行了。

未解决问题：能否通过理论计算，计算出究竟在哪个频率下，电容刚好冲完电
实验二
实验器材：数字信号发生器，直流电压发生器，示波器
实验数据：
○1直流电压发生器产生10v电源（经万用表测量）
○2信号发生器产生，20mvpp，频率为20KHZ的信号
测量方法：
将10v直流与20mvpp交流串联，分别用示波器的直流耦合测量，和交流耦合测量，其测量结果如下图：
分析：
示波器中有两个档位：直流耦合档，交流耦合档。

直流耦合档下，可测量出直流分量，交流耦合下，可测量出交流信号。

未解决问题：本实验是在20KHZ下测量得出的结果，而稍低一些的频率下，示波器博不能很好地的显示交流波形。

那么该如何测量。

自我感觉，将10v大小的电源直接连结示波器，会不会对其造成损害。

学生不才，请教更好的测量方法。

实验三：
实验器材：
数字信号发生器，直流电压发生器，110Ω电阻,万用表
实验过程（结果）：
1、
○1直流电压发生器产生10v电源（经万用表测量为10.44v）
○2信号发生器产生，10vpp
频率
波形
mA 频率
波形
mA 频率
波形
mA
2、如图当接入10.44v 直流电压时，测得电流为103.5mA; 当接入10vpp 其测量数据如下：
实验数据： 10
HZ 100 HZ 1000 HZ 10 KHZ 20 KHZ 30 KHZ 40 KHZ 50 KHZ 60 KHZ 正弦 23.8 23.4 23.3 21.8 19.9 17.6 15.8 13.6 10.8 方波 36.9 36.1 35.7 33.2 30.4 27.4 24.9 22.2 18.4 三角
19.3
19.0
18.9
17.5
15.7
13.8
11.8
9.7
7.2
70
HZ 80 KHZ 90 KHZ 100 KHZ 110 KHZ 120 KHZ 130 KHZ 140 KHZ 150 KHZ 正弦 8.7 6.6 4.6 3.1 2.0 1.3 0.9 0.6 0.5 方波 15.7 13.1 10.5 8.0 5.8 4.0 2.8 1.9 1.3 三角
5.3
3.5
2.2
1.4
x
x
x
X
x
160
HZ 170 KHZ 180 KHZ 190 KHZ 210 KHZ 250 KHZ 正弦 0.4 0.3 0.2 0.2 0.1 0.05 方波 0.9 0.7 0.5 0.4 0.3 0.1 三角
X
x
X
x
x
x
数据图如下：
分析：
集肤效应：频率越高, 电流越集中于导线表面,使得有效截面面积减小, 回路电阻变大，电流减小，如上图可知，相同情况下，三角波集肤效应最明显，方波相对最不明（不知道是不是这个原因）
体会：
通过这三个实验，学生有一个问题：老师说的交流10mv到底是峰值，还是有效值。

这给我做实验带来很大困扰。