1、實驗七RC一階電路的響應(yīng)測試一、實驗?zāi)康?. 測定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)與完全響應(yīng)。2. 學(xué)習(xí)電路時間常數(shù)的測量方法。3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。4. 進一步學(xué)會用示波器觀測波形。二、原理說明動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過渡過程是十分短暫的單次變化過程。要用普通示波器觀察過渡過程和測量有關(guān)的參數(shù)，就必須使這種單次變化的過程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號發(fā)生器輸出的方波來模擬階躍激勵信號，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵信號；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵信號。只要選擇方波的重復(fù)周期遠大于電路的時間常數(shù)c,那么電路在這樣的方波序列脈沖信號的激勵下，它的響應(yīng)就和直

2、流電接通與斷開的過渡過程是根本一樣的。1. 圖7-1b所示的RC一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長，其變化的快慢決定于電路的時間常數(shù)To時間常數(shù)c的測定方法：用示波器測量零輸入響應(yīng)的波形如圖7-1(a)所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知uc=Ume-t/RC=Ume-t/。當(dāng)t=C時，Uc(T)=m。此時所對應(yīng)的時間就等于C。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到m所對應(yīng)的時間測得，如圖13-1(c)所示。a)零輸入響應(yīng)(b)RC一階電路(c)零狀態(tài)響應(yīng)圖7-1微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的電路，它對電路元件參數(shù)和輸入信號的周期有著特定的要求。一個簡單的RC串聯(lián)電路，在方波

3、序列脈沖的重復(fù)激勵下，當(dāng)滿足c=RC<<T時T為方波脈沖的重復(fù)周期，且由R兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，如此2該電路就是一個微分電路。因為此時電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的微分成正比。如圖7-2(a)所示。利用微分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。RRc>>TZ2I_UiC-Uc(a)微分電路圖7-2(b)積分電路假如將圖7-2(a)中的R與C位置調(diào)換一下，如圖13-2(b)所示，由C兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路的參數(shù)滿足t=RC>>T，如此該RC電路稱為積分電路。因為此時電路2的輸出信號電壓與輸入信號電壓的積分成正比。利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成三角波。從輸入

4、輸出波形來看，上述兩個電路均起著波形變換的作用，請在實驗過程仔細觀察與記錄。三、實驗設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號發(fā)生器1DG032雙蹤示波器1自備3動態(tài)電路實驗板1DG07四、實驗容實驗線路板的器件組件，如圖7-3所示，請認(rèn)清R、C元件的布局與其標(biāo)稱值，各開關(guān)的通斷位置等。從電路板上選R=10KQ,C=6800pF組成如圖13-1(b)所示的RC充放電電路。Uj為脈沖信號發(fā)生器輸出的Um=3V、f=1KHz的方波電壓信號，并通過兩根同軸電纜線，將激勵源Uj和響應(yīng)Uc的信號分別連至示波器的兩個輸入口Ya和Yb。這時可在示波器的屏幕上觀察到激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律，請測算出時間常數(shù)c,并用

5、方格紙按1:1的比例描繪波形。少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。R=1O0,C=6800pF時，激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律:積分電路圖a變化規(guī)律電容先充電，為零狀態(tài)響應(yīng)。后放電，為零輸入響應(yīng)時間常數(shù)ix10-5s電阻R不變，減少電容C至3000pF響應(yīng)的圖像變陡，如如下圖(b)(圖b)電阻R不變，增大電容C至8000pF響應(yīng)的圖像變平緩，如如下圖(c)示波竟XSC1B桐珂|諱jgf通道s|映比例慟典缺比例§v牛比例B吁卬邊沿成j|rrb|如、裝|X位蚩|5Y位置(MY位置FIM電平foP-y/Fjbpgilb/a|a/b|叵_。Idq!b|應(yīng)"j

6、o|pc|-&類型正成|標(biāo)準(zhǔn)|自珈圖c電容C不變，電阻R減小至5KQ，響應(yīng)的曲線變陡峭，如如下圖d（圖d）電容C不變，電阻R增大至20KQ，響應(yīng)的曲線變平緩，如如下圖e圖e1. 令R=10KQ,C=F,觀察并描繪響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大C之值，定性地觀察對響應(yīng)的影響。令R=10成，pF,激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律：R=100不變，uF,繼續(xù)增大C值，響應(yīng)曲線變平緩，當(dāng)電容C大到一定值時候，響應(yīng)曲線變成直線如如下圖。寸示波器-X$C1時i1A11AililB仲城比例SMlkE比例|4g|比割|§Wiv|邊沿7'TBl.：wlX位置0丫位蚩HY位置8電平后一T麗加朝mlA用I|聞o

7、J5Ee|ac|oJ5丁=I酣類fillJE弦I標(biāo)準(zhǔn)I自如|M.令C=F,R=100Q,組成如圖7-2(a)所示的微分電路。在同樣的方波激勵信號Um=3V,f=1KHz作用下,觀測并描繪激勵與響應(yīng)的波形。令以F,R=100Q,激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律如下:微分電路（激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律）增減R之值，定性地觀察對響應(yīng)的影響,并作記錄。當(dāng)R增至1MQ時，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？當(dāng)pF不變時，增大R值至200Q，響應(yīng)曲線變化不明顯，如如下圖工波器-X$C1當(dāng)VF不變時，減小R值至20Q，響應(yīng)曲線變化不明顯。R增至1MQ時，激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律如如下圖：工波器-X$C1時iiftilAililB仲城

8、比例網(wǎng)碰比例|4g|比例|§g|邊沿7'TB1.回X位置0丫位蚩nY位置聲由平后一T麗域d應(yīng)詢|應(yīng)'_pipc七|餌i_olocid酣類型正曷I標(biāo)準(zhǔn)I自動r輸入波形為方波信號，輸出波形接近方波信號五、實驗須知事項調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時，動作不要過快、過猛。實驗前，需熟讀雙蹤示波器的使用說明書。觀察雙蹤時，要特別注意相應(yīng)開關(guān)、旋鈕圖7-3動態(tài)電路、選頻電路實驗板的操作與調(diào)節(jié)。1. 信號源的接地端與示波器的接地端要連在一起稱共地，以防外界干擾而影響測量的準(zhǔn)確性。2. 示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點長期停留在熒光屏上不動時，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長示波管的使用壽命。1. 六、預(yù)習(xí)思考題什么樣的電信號可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵源？2. RC一階電路R=10KQ,C=pF,試計算時間常數(shù)c,并根據(jù)c值的物理意義，擬定測量T的方案。何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？它們在方波序列脈沖的激勵下，其輸出信號波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功用？3. 預(yù)習(xí)要求：熟讀儀器使用說明，