一阶电路暂态过程实验.docVIP

实验十 一阶动态电路暂态过程的研究 一、实验目的 1．研究一阶电路零状态、零输入响应和全相应的的变化规律和特点。 2．学习用示波器测定电路时间常数的方法，了解时间参数对时间常数的影响。 3．掌握微分电路与积分电路的基本概念和测试方法。 二、实验仪器 1．SS-7802A型双踪示波器 2．SG1645型功率函数信号发生器 3．十进制电容箱（RX7-O 0~1.111μF） 4. 旋转式电阻箱（ZX21 0~99999.9Ω） 5. 电感箱GX3/4 0~10 ×100mH 三、实验原理 ＲＣ一阶电路的零状态响应 ＲＣ一阶电路如图16－1所示，开关S在‘1’的位置，ｕC＝0，处于零状态，当开关S合向‘2’的位置时，电源通过R向电容C充电，ｕC（ｔ）称为零状态响应 变化曲线如图16－2所示，当ｕC上升到所需要的时间称为时间常数，。 2、ＲＣ一阶电路的零输入响应 在图16－1中，开关S在‘2’的位置电路稳定后，再 合向‘1’的位置时，电容C通过R放电，ｕC（ｔ）称为 零输入响应， 变化曲线如图16－3所示，当ｕC下降到所需要 的时间称为时间常数，。 3、测量ＲＣ一阶电路时间常数 图16－1电路的上述暂态过程很难观察，为了用普通示波器观察电路的暂态过程，需采用图16－4所示的周期性方波ｕS作为电路的激励信号，方波信号的周期为T，只要满足 ，便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。 电阻R、电容C串联与方波发生器的输出端连接，用双踪示波器观察电容电压ｕC，便可观察到稳定的指数曲线，如图16－5所示，在荧光屏上测得电容电压最大值 取 ，与指数曲线交点对应时间ｔ轴的ｘ点，则根据时间ｔ轴比例尺（扫描时间），该电路的时间常数。 微分电路和积分电路 在方波信号ｕＳ作用在电阻R、电容C串联电路中，当满足电路时间常数远远小于方波周期T的条件时，电阻两端（输出）的电压ｕＲ与方波输入信号ｕＳ呈微分关系，，该电路称为微分电路。当满足电路时间常数远远大于方波周期T的条件时，电容C两端（输出）的电压ｕC与方波输入信号ｕＳ 呈积分关系，，该电路称为积分电路。 微分电路和积分电路的输出、输入关系如图16－6（ａ）、（ｂ）所示。 四、实验步骤 实验电路如图16－7所示，图中电阻R、电容C 从EEL－31组件上选取（请看懂线路板的走线，认清 激励与响应端口所在的位置；认清Ｒ、Ｃ元件的布局 及其标称值；各开关的通断位置等），用双踪示波器 观察电路激励（方波）信号和响应信号。ｕS为方波 输出信号，调节信号源输出，从示波器上观察，使方 波的峰－峰值ＶＰ－Ｐ＝２Ｖ，f 1ｋHz。 1、ＲＣ一阶电路的充、放电过程 测量时间常数τ：选择EEL－31组件上的Ｒ、Ｃ元件，令Ｒ １ｋΩ，Ｃ＝0.0１μＦ，用示波器观察激励ｕS与响应ｕC的变化规律，测量并记录 时间常数τ。 观察时间常数τ（即电路参数R、C）对暂态过程的影响：令Ｒ＝１kΩ，Ｃ分别为 0.0１μＦ、0.022μＦ、0.1μＦ，观察并描绘响应的波形，定性地观察对响应的影响。 2、微分电路和积分电路 （1）积分电路：选择EEL－31组件上的Ｒ、Ｃ元件，令Ｒ 1ｋΩ，Ｃ＝0.１μＦ，用示波器观察激励ｕS与响应ｕC的变化规律。 （2）微分电路：将实验电路中的Ｒ、Ｃ元件位置互换，令Ｒ 100Ω，Ｃ＝0.0１μＦ，用示波器观察激励ｕS与响应ｕR的变化规律。 五、实验报告要求 1．按照实验任务的要求，用坐标纸画出所观察的波形，并标明电路参数和时间常数。 2．总结示波器测定时间常数τ的方法。 3．根据实验观察结果，归纳、总结微分电路和积分电路的特点。