受控源的研究實驗?zāi)康?.測定RC一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(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(jìn)一步學(xué)會用虛擬示波器觀測波形。二、實驗儀器數(shù)字萬用表、模擬電路實驗箱（AEDK-AEC）、導(dǎo)線、電容、電阻、面包板、示波器（DS1052E）、信號發(fā)生器（EE1641D）等。實驗概述1、實驗原理1.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(yuǎn)大于電路的時間常數(shù)τ，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)就和直流電接通與斷開的過渡過程是基本相同的。2.圖6-1（b）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)τ。3.時間常數(shù)τ的測定方法用示波器測量零輸入響應(yīng)的波形如圖6-1(a)所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ。當(dāng)t＝τ時，Uc(τ)＝0.368Um。此時所對應(yīng)的時間就等于τ。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um所對應(yīng)的時間測得，如圖6-1(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6-14.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，在方波序列脈沖的重復(fù)激勵下，當(dāng)滿足τ＝RC<<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，這就是一個微分電路。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6-2(a)所示。利用微分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。(a)微分電路(b)積分電路圖6-2若將圖6-2(a)中的R與C位置調(diào)換一下，如圖6-2(b)所示，由C兩端的電壓作為響應(yīng)輸出。當(dāng)電路的參數(shù)滿足τ＝RC>>條件時，即稱為積分電路。因為此時電路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(xì)觀察與記錄。 2、實驗步驟1）如圖6-3連接電路，在示波器上調(diào)節(jié)得到波形，記錄波形及相關(guān)數(shù)據(jù)。圖6-3如圖6-4連接電路，在示波器上調(diào)節(jié)得到波形，記錄波形及相關(guān)數(shù)據(jù)。圖6-4使用不同阻值的電阻進(jìn)行測量，并且記錄波形及相關(guān)數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)分析積分波形圖6-5圖6-6由圖6-5可以看出uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ中Um=1.54V,由圖6-6可得當(dāng)t＝τ時，Uc(τ)＝0.368Um。此時所對應(yīng)的時間就等于τ。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um所對應(yīng)的時間測得，此處τ=64us。微分波形取RC串聯(lián)電路中的電阻兩端為輸出端，并選擇適當(dāng)?shù)碾娐穮?shù)使時間常數(shù)τ<<T/2。由于電容器的充放電進(jìn)行得很快，因此電容器C上的電壓uc(t)接近等于輸入電壓ui(t)，這時輸出電壓為：上式表明，輸出電壓uo(t)與輸入電壓ui(t)近似地成積分關(guān)系。逐漸增大R值，CH2的改變?nèi)缦拢篟=1000Ω時：R=3010Ω時：R=3310Ω時：R=9950Ω時：可以看出，當(dāng)R增至1MΩ時，輸入與輸出圖像幾乎完全一樣，但分析可得輸入與輸出有本質(zhì)差別。輸入波表示的是Ui的電壓，是Ui兩端的電壓之差，而UR此時相當(dāng)于斷路，去輸入電壓為UR一端的電勢。實驗總結(jié)根據(jù)實驗觀測結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變化特征：條件：積分電路應(yīng)滿足條件τ＝RC>>（T為方波脈沖的重復(fù)周期）