实验报告8.docxVIP

实验题目：RC电路的特性与应用班级：无55学号：2014011116姓名：刘笑凡日期：2016.11.4实验目的通过实验，掌握一阶RC电路的暂态响应特性和频率响应特性，以及它们之间的关系，为今后的具体应用打下基础。初步了解RC电路的简单应用。预习一阶RC电路的暂态响应电路图如下：用万用表分别测量标称值为5.1kΩ电阻和0.01μF电容，记录它们的实际测量值，并根据实际测量值计算出时间常数τ。电阻测量值R：电容测量值C：时间常数τ=RC：选取周期和幅度合适的方波电压作为输入电压vi，并记录下来，加到上图电路输入端，观测并记录电路输入电压vi和输出电压vo的波形，观察该电路的零输入相应和零状态相应。vi：500Hz，0~4V方波波形：根据1)计算得到的时间常数τ，测量电容充、放电时间分别为τ、2τ、3τ和5τ以及稳态时输出电压的值，并与用三要素法进行理论计算得到的值进行比较。充电时间τ2τ3τ5τ稳态输出电压放电时间τ2τ3τ5τ稳态输出电压测量并记录输出电压vo波形的上升时间tr和下降时间tf。讨论它们与电路时间常数τ之间的关系。tr=tf=RC电路的频率相应一阶RC低通电路的频率响应特性在实验1的电路的输入端加入峰峰值为4V的正弦信号。在实验过程中保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，选择合适的频率点，测量各频率点下输出电压的幅度以及与输入电压之间的相位差，从而画出电路的幅频特性曲线及其对应的相频特性曲线。并重点测量电路的上限截止频率fH。通过实验1-4)部分测得的输出电压的上升时间tr和这里测得的截止频率fH，验证它们之间满足fH·tr≈0.35的关系。这就是上图电路时域特性和频域特性之间的关系。频率幅度相位差fH=一阶RC高通电路的频率响应特性电路图如下：在上图电路的输入端加入峰峰值为4V的正弦信号。在实验过程中保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，选择合适的频率点，测量各频率点下输出电压的幅度以及与输入电压之间的相位差，从而画出电路的幅频特性曲线及其对应的相频特性曲线。并重点测量电路的下限截止频率fL。频率幅度相位差fL=二阶RC带通网络的幅频特性和相频特性的观察电路图如下：在上图电路的输入端加入峰峰值为4V的正弦信号。在实验过程中保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，选择合适的频率点，测量各频率点下输出电压的幅度以及与输入电压之间的相位差，从而画出电路的幅频特性曲线及其对应的相频特性曲线。并重点测量电路的中心频率f0和截止频率fL、fH。频率幅度相位差fL=fH=f0=实验数据实验数据整理一阶RC电路的暂态响应用万用表分别测量标称值为5.1kΩ电阻和0.01μF电容，记录它们的实际测量值，并根据实际测量值计算出时间常数τ。电阻测量值R：5.08kΩ电容测量值C：0.008μF时间常数τ=RC：4.064x10-5s选取周期和幅度合适的方波电压作为输入电压vi，并记录下来，加到上图电路输入端，观测并记录电路输入电压vi和输出电压vo的波形，观察该电路的零输入相应和零状态相应。vi：500Hz，0~4V方波波形：根据1)计算得到的时间常数τ，测量电容充、放电时间分别为τ、2τ、3τ和5τ以及稳态时输出电压的值，并与用三要素法进行理论计算得到的值进行比较。充电时间τ2τ3τ5τ稳态输出电压/V2.383.353.673.903.99理论值/V2.533.463.803.974.00放电时间τ2τ3τ5τ稳态输出电压/V1.740.770.370.050.00理论值/V1.470.540.200.030.00可以看出实际测量出的零状态（零输入）响应输出电压增大（降低）速度基本上比理论计算结果稍慢一些。这可能是示波器探头的寄生电容引起的。测量并记录输出电压vo波形的上升时间tr和下降时间tf。讨论它们与电路时间常数τ之间的关系。tr=93.0μstf=95.6μs上升时间是响应曲线从稳态值的10%上升到稳态值90%所需的时间。用“1”中三要素法求得的式子计算可得：??r=(ln10+ln0.9)??≈2.20??，测量值约为2.29??，偏大。下降时间是响应曲线从稳态值的90%下降到稳态值10%所需的时间。用三要素法求得的式子计算可得：??f=(ln10+ln0.9)??≈2.20??，测量值约为2.35??，偏大。RC电路的频率相应一阶RC低通电路的频率响应特性在实验1的电路的输入端加入峰峰值为4V的正弦信号。在实验过程中保持输入信号幅度不变，改变输入信号的频率，选择合适的频率点，测量各频率点下输出电压的幅度以及与输入电压之间的相位差，从而画出电路的幅频特性曲线及其对应的相频特性曲线。并重点测量电路的上限截止频率fH。通过实验1-4)部分测得的输出电压的上升时间tr和这里测得的截止频率fH，验证它们之间满足fH·t