一阶RC电路过渡过程的研究

实验7 RC电路的过渡过程

一，实验目的：

（一）研究一阶RC电路的阶越响应和零输入响应

（二）研究连续方波电压输入时，RC电路的输出波形

二，实验仪器设备：

1、惠普数字记忆示波器HP54603B

2、惠普直流稳压电源HPE3611A

3、直流电路实验箱

4、方波发生器

三：实验内容

注：实际的电路接法参考后面实验结果中的MULTISIM中的电路图。

（一）RC电路的过渡过程

1．将直流稳压电源，电阻，电容串连。

R=100Kohm, C=20 µF, U=5.5V

2. 观察Uc 波形，测定时间常数

（1）观察充电波形

（2）测量时间常数

（3）观察放电波形

3．更换电阻，使R=10Kohm, 重复以上步骤。

（二）连续方波电压输入时RC串联电路的过渡过程

1．将方波发生器，电阻，电容串连。

C=5400 ρF, U=10V，周期为1ms,比率为50％

分别观察R=10Kohm和R=100Kohm两种情况下的U和Uc的波形，并记录。

2．将上图中的R、C互换位置，分别观察R=10Kohm和R=100Kohm两种情况下的U和Uc 的波形，并记录。

(三) 研究脉冲分压器的过渡过程

具体电路见仿真部分

1．调节C1使U2为前后沿比较好的矩形波，记录此时的C1值。

2．改变C1的大小，观察U2波形的失真情况，研究C1的大小与U2波形失真的关系。

(四) 电容并联电路的过渡过程

具体电路见仿真部分

C1=C2=10µF，换路前K处于不接入状态，Uc1(0)=U=10V, Uc2(0)=0V, t=0时，开关K接入有效电路，即将C2接入。观察换路前后，Uc1(t)的波形，并将结果画在方格纸上。

四．实验结果

（一）RC电路的过渡过程

1 R1＝100kohm

充电波形：

5.5*63%=3.465,则:

放电过程:

2R2＝10kohm

5.5*63%=3.465, 则:

放电过程

:

(二) 连续方波电压输入时RC串联电路的过渡过程

1.

(1) R=10kohm.

(2) R=100kohm

2.

(1) R=10kohm.

(2) R=100kohm

(三) 研究脉冲分压器的过渡过程

a=0%

a=45%

a=100%

(四) 电容并联电路的过渡过程

五．结果分析

（一）RC电路的过渡过程

通过图形发现：

R1=100Kohm时，τ＝2 .0s 理论记算: τ=RC=2s

R2=10Kohm时, τ＝0.2s

与理论值相符

(二) 连续方波电压输入时RC串联电路的过渡过程

同时观察呢各自的充放电波形

当τ<

(三) 研究脉冲分压器的过渡过程

当Uc形成较好的矩形波形图时, C=1250ρF *45%=562.5Ρf

当C1/(C1+C2) < R2/(R1+R2)时, 即a=0%时,如图失真

当C1/(C1+C2) > R2/(R1+R2)时, 即a=100%时,如图失真

(四) 电容并联电路的过渡过程

并联一个电容后,电压重新分配后,电容电压继续充电至10V.

电压分配时由于C1=C2, 则依据电荷守恒分配,得电压值恰好为原来的一半,即5V.

六.实验小结:

这是我第一次通过软件模拟完成得实验.虽然原理不很复杂,但软件得操作也着实训练呢我们得另外一些能力.感觉上,这次实验加深呢我对RC电路的理解和认识.并且更重要的是,给我们一个新的方法和思路去对问题进行验证和思考.同时也提高了我对于MULTISIM这个很棒的软件的掌握.