1、一、一階RC電路的瞬態(tài)響應過程實驗研究二、 RLC諧振電路實驗研究,信息與電子工程實驗教學中心,實驗目的 理論基礎 實驗儀器和實驗電路 實驗內(nèi)容,實驗目的,一、一階RC電路的瞬態(tài)響應過程實驗研究 1熟悉一階RC電路的零狀態(tài)響應、零輸入響應和全響應過程。 2研究一階RC電路在零輸入、階躍激勵和方波激勵情況下，響應的基本規(guī)律和特點。 3學習用示波器觀察分析RC電路的響應。 4從響應曲線中求RC電路的時間常數(shù)。 二、 RLC諧振電路實驗研究 1、掌握諧振頻率以及品質(zhì)因數(shù)的測量方法。 2、了解諧振電路特性頻率特性，加深對諧振 電路的認識。 3、了解諧振電路的選頻特性、通頻帶及其應用。,理論基礎（一）,

2、1一階RC電路的零輸入響應（放電過程） 電路在無激勵情況下，由儲能元件的初始狀態(tài)引起的響應稱為零輸入響應，即電路初始狀態(tài)不為零，輸入為零所引起的電路響應。實際上是電容器C的初始電壓經(jīng)電阻R放電過程。 在圖9.8.1中，先讓 開關(guān)K合于位置a， 使電容C的初始電壓值 uC(0-) = U0，再將開關(guān) K轉(zhuǎn)到位置b。電容器 開始放電，,理論基礎（一）,放電方程為： 可以得出電容器上的電壓和電流隨時間變化的規(guī)律： = RC為時間常數(shù),理論基礎（一）,2一階RC電路的零狀態(tài)響應（充電過程） 所謂零狀態(tài)響應是指初始狀態(tài)為零，而輸入不為零所產(chǎn)生的電路響應。一階RC電路在階躍信號激勵下的零狀態(tài)響應實際上就是

3、直流電源經(jīng)電阻R向C充電的過程。在圖9.8.1所示的一階電路中，先讓開關(guān)K合于位置b，當t = 0時，將開關(guān)K轉(zhuǎn)到位置a。電容器開始充電，,理論基礎（一）,充電方程為： 初始值：uC(0-)=0 可以得出電壓和電流隨時間變化的規(guī)律： = RC為時間常數(shù),理論基礎（一）,3方波響應 當方波信號激勵加到RC兩端時，在電路的時間常數(shù)遠小于方波周期時，可以視為零狀態(tài)響應和零輸入響應的多次過程。方波的前沿相當于給電路一個階躍輸入，其響應就是零狀態(tài)響應；方波的后沿相當于在電容具有初始值uC(0)時，把電源用短路置換，電路響應轉(zhuǎn)換成零輸入響應。 當方波的1/2周期小于電路的時間常數(shù)時，方波前后沿對應的是瞬態(tài)

4、過程的其中一小部分。 由于方波是周期信號，可以用普通示波器顯示出穩(wěn)定的響應圖形，便于觀察和作定量分析。,理論基礎（二）,RLC構(gòu)成的串聯(lián)諧振 諧振角頻率 電路的品質(zhì)因數(shù) 若計及電感內(nèi)阻r，則品質(zhì)因數(shù),理論基礎（二）,電路的阻抗 RLC串聯(lián)電路諧振時，電路的阻抗最小， 電路的電流達到最大值 諧振的另一個特點是電壓與電流的相位相同,理論基礎（二）,RLC串聯(lián)諧振電路具有帶通選頻特性。 當諧振曲線的幅度下降至峰值 的0.707倍時，所對應的頻率 稱為截止頻率。 上、下截止頻率之間的頻帶范圍為 諧振電路的通帶范圍，其帶寬為 可據(jù)此公式測量RLC串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)（對并聯(lián)諧振同樣適用）,理論基礎（二

5、）,RLC構(gòu)成的并聯(lián)諧振 諧振角頻率 諧振時電路阻抗最大 電路的品質(zhì)因數(shù),實驗儀器與實驗電路,示波器 函數(shù)信號發(fā)生器 實驗電路板,示波器,函數(shù)信號發(fā)生器,實驗電路板（一）,RC電路的響應是一個十分短暫的單次變化瞬態(tài)過程，一次激勵引起電路一次響應。要在示波器上顯示RC電路的響應曲線進而進行觀察和測量有關(guān)參數(shù)，就必須周期性地重復進行激勵，使這種單次變化的過程重復出現(xiàn)，而且要保證激勵信號與示波器掃描的同步，才能在示波器上顯示穩(wěn)定的電路響應曲線。為此，實驗時必須設計一個實驗方案，實現(xiàn)對RC電路的周期性重復激勵和向示波器提供掃描同步信號。,實驗電路板（一）,實驗測試部分,測試信號產(chǎn)生部分,實驗電路板（二

6、）,實驗內(nèi)容（一）,1用示波器觀察RC電路的零輸入響應、零狀態(tài)響應和方波響應，描繪響應曲線，求出電路的時間常數(shù)。 2更換電路中電阻、電容的大小，重新測量電路的各種響應，分別求出每次測量的時間常數(shù)。 3理論計算電路的時間常數(shù)，并與實驗測量值比較。,實驗內(nèi)容（二）,一、RLC串聯(lián)諧振電路實驗 1、按圖組成實驗電路 L=40mH, C=0.1F, R=100.電感分別 選用內(nèi)阻不同的兩種； 用示波器測量ui和uo 信號源輸出ui為正弦波， 電壓1V,實驗內(nèi)容（二）,2、找出電路的諧振頻率f0 將示波器的一個輸入端接在電阻R的兩端，使信號源的頻率由小逐漸變大，當uo的讀數(shù)為最大時，讀得函數(shù)信號發(fā)生器上頻率值即為電路的諧振頻率f0 3、驗證諧振時的電路特點 保持信號發(fā)生器輸出頻率不變，用雙蹤示波器測量N1和N2點的波形，記錄波形并比較它們的相位。 4、諧振曲線的測量 在諧振點兩側(cè)，按頻率遞增或遞減100Hz,逐點測出uo的值，記入下表。,實驗內(nèi)容（二）,5、f和Q值 根據(jù)諧振曲線計算f值，必要時需要補測若干點。用f和f0計算Q值的大小。 6、將電阻R增大至1k ， 重復內(nèi)容25，自制表格記錄分析。,實驗內(nèi)容（二）,二、RLC并聯(lián)諧振電路實驗 1、按圖組成實驗電路 L=40mH, C=0.1F, R=56k.電感分別選用