电路实验指导书4个实验2014.10.

实验四 一阶动态电路暂态过程的研究

一、实验目的

1、研究一阶RC电路在脉冲电压US激励下响应Uc(t)的变化规律和特点，了解时间常数对Uc(t)的影响。

2、学习使用示波器观察和研究电路的响应。观测RC电路在脉冲信号激励下的响应波形，掌握有关微分电路和积分电路的概念。

二、实验设备

1、函数信号发生器一台 2、示波器一台 3、实验电路板一块

三、实验原理

电路换路后无外加独立电源，仅由电路中动态元件初始储能而产生的响应称为零输入响应。若电路的初始储能为零，仅由外加独立电源作用所产生的响应称为零状态响应。

电路由一种稳定状态变化到另一种稳定状态需要有一定的时间，即有一个随时间变化的过程，称之为电路的暂态过程。动态电路的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，用一般的双踪示波器观察电路的过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号源输出的方波来模拟阶跃激励信号，即方波的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号，方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的半个周期大于被测电路时间常数的3~5倍，电路在这样方波序列信号的作用下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是相同的。

一阶电路的时间常数τ是一非常重要的物理量，它决定零输入响应和零状态响应按指数规律变化的快慢。时间常数?的测定方法：分析可知，当t＝?时，零输入响应有Uc(t)＝0.368US，零状态响应有Uc(t)＝0.632US。RC电路的时间常数可从示波器观察的响应曲线中测量出来，如图4-1和图4-2所示。

iUSRUR uC0.632US0.368UStUS CUc 0?T/2?T图4-1 RC一阶电路

图4-2 时间常数的测量

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方波激励波形及其RC电路参数Uc和UR响应波形如图4-3所示。

uS(t)uS(t)0T/2Tt0T/2TtuC(t)uC(t)0T/2Tt0T/2TtuR(t)uR(t)T/20TtT/20Tta)???T/2b)???T/2图4-3 RC电路的矩形脉冲响应曲线

（1）当??RC??T时，各电压波形如图4-3a所示，此时电阻R上得到微分输出响应。 2T（2）当??RC??时，各电压波形如图4-3b所示，此时电容C上得到积分输出响应。

2四、实验内容

1、函数发生器和示波器的使用

参见本书的附录，掌握函数发生器和示波器的使用。

2、按图4-1连接RC串联电路。首先确定输入方波电压峰峰值为5V，周期1mS（用示波器测量）。根据实验箱中给出的R或C，任意搭配R和C，来观察对输出电压uC的影响，用文字叙述观察结果。记录对应的R、C值，并定量描绘出输出波形。

3、设计一微分电路，使其输出为尖脉冲波形。画出电路图，由R、C参数值计算时间常数，描绘uS、uR的波形图。

4、设计一积分电路，记录各参数及uS、uc的波形图。

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、根据实验观察结果，归纳、总结微分电路和积分电路的特点。

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