1、 1RC 一阶电路的响应测试实验目的1. 测定 RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。2. 学习电路时间常数的测量方法。3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。4. 进一步学会用示波器观测波形。实验电路原理说明1. 电路中某时刻的电感电流和电容电压称为该时刻的电路状态。t=0 时电感的初始电流 iL（0）和电容电压 uc（0）称为电路的初始状态。在没有外加激励时，仅由 t=0 零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应称为，它取决于初始状态和电路特性（通过时间常数 =RC 来体现） ，这种响应时随时间按指数规律衰减的。在零初始状态时仅由在 t0时刻施加于电路的激励引起的响应称为零
2、状态响应，它取决于外加激励和电路特性，这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应与稳态响应之和，实践中认为暂态响应在 t=5 时消失，电路进入稳态，在暂态还存在的这段时间就成为“过渡过程” 。2. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复
3、周期远大于电路的时间常数 ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。TRCR T/2i c R c cuu uiuTRCR T/2i c R c cuu uiuTRCR T/2i c R c cuu uiu23. 时间常数 的测定方法:用示波器测量零输入响应的波形如图 9-1(b)所示。根据一阶微分方程的求解得知 ucU me-t/RCU me-t/ 。当 t 时，Uc()0.368U m。此时所对应的时间就等于 。亦可用零状态响应波形增加到 0.632Um 所对应的时间测得，如图 9-1(c)所示。(b) 零输入响应 (a) RC 一阶电
4、路 (c) 零状态响应图 9-14. 微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下，当满足 RC ，则该 RC 电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电2T压的积分成正比。 0.368 ttRCtt0.6320000+ cuuUm cucuuuUmUmUm3实验数据1. （1）从电路板上选 R10K，C 3300pF（6800P ）组成如图 9-1(b)所示的 RC充放电电路。u i 为脉冲信号发生器输出的 Um3V、f 1KHz 的方波电压信号，并通过两根同轴电缆
5、线，将激励源 ui 和响应 uC 的信号分别连至示波器的两个输入口 YA 和 YB。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数 ，并用方格纸按 1:1 的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象响应 uc 的变化规律 激励源 u 的变化规律（2） 令 R10K，C0.01F，观察并描绘响应的波形，继续增大 C 之值，定性地观察对响应的影响。C=0.01 F C=1000pF 42、选择动态板上R、C元件，组成如图9-2（a）所示微分电路，令C0.01F，R1K5。在同样的方波激励信号（Um3V，f1KHz）作用下，观测并描绘激励与
6、响应的波形。6R=1K 时的响应图增减 R 的值，定性地观察对响应的影响，并作记录。当 R 增至 1M 时，输入输出波形有何本质上的区别？R=100 时 R=1M 时1.根据实验结果，所得的曲线计算 值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。（1）计算 值。由于我们组用的电源是 Um=1.85V，所以从 0 增加到 1.17V 所用时间为7得到 1.170V 的位置 利用图 8 位置测出时间常数测量得到 =33.0s ，理论值为 =RC=33.0s（2）测量结果与计算结果一样，没有误差。如果存在误差，则可能由于仪器精确度问题，测量时存在误差，读数时存在误差等原因。2、根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变化特征（1）条件：积分电路应满足条件 RC （T 为方波脉冲的重复周期）2微分电路应满足条件 RC （T 为方波脉冲的重复周期）（2）波形变换特征：R 固定时，当 C 增大，时间常数也增大，波形也变的陡一点。C 固定时，当 R 增大，时间常数也增大，波形也变的陡一点。
