Transcript 一阶动态电路的研究

实验三
一阶动态电路的研究
一、实验目的：
1、掌握R、C一阶电路的暂态过程；
2、理解电路时间常数的物理意义，学习
的测量方法；
3、了解积分电路和微分电路的概念和条件，
以及电路参数对电路波形的影响；
4、了解电阻、电容串联电路的移相作用；
5、学习示波器和信号发生器的使用方法。
二、实验原理：
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。只要选择方波的重复周期远大
于电路的时间常数，则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源接通与断开的过
渡过程是基本相同的。
三、实验内容与步骤：
一）一阶电路暂态过程的观察及时间常数的测定：
R
+
C
ui
–
图1
uC
1、 从实验箱上选取R=10K, C=6900pF
组成图1所示RC电路。计算电路时间常
数：τ=RC
；
2、调整信号发生器，使其输出电压幅值
为3V、频率f=1kHZ的方波电压信号；
3、将双踪示波器的两个测量端（CH1和CH2），连接激励信号
Ui和电容的端电压Uc（即：响应信号）；
4、调整示波器的时间灵敏度和幅度灵敏度到适当位置，观察电
路激励与响应的变化规律，并测算出电路时间常数。
5、关断电源，将电容换为C=0.1uF，重复步骤13,继续增大C
值，定性地观察对响应的影响；
C
+
ui
R
–
6、 选取R=510, C=0.01uF组成图2所示
的RC微分电路。在同样激励信号作用
u R 下， 观测并描绘激励与响应的波形，
增减R之值，定性地观察对响应的影响，
并作记录。
图2
二）RC移相电路实验：
1、调整信号发生器，使其输出电压幅值为2V、频率f=1kHZ
的正弦电压信号；
2、 选取电位器R=10K, C=0.022uF组成图2所示RC电路;
3、调整电位器,用双踪示波器的两个通道同时观察输入电压和
输出电压的波形及其相位随之改变的现象,并记录数据;
4、改变电容值,观察波形及其相位改变的现象,并记录数据;
5、改变信号源频率,观察波形及其相位改变的现象,并记录数据.
U C
–
+
+
+
U i
C
R
–
I
U o

–
a) RC移相电路图
U o
A
U C
U i
b) RC移相电路相量图
RC移相电路
四、示波器的使用及时间常数的测量：
1、示波器的使用：
时间轴
调整
电压幅度
调整
电源开关
2、时间常数的测量：
R
+
uC
C
ui
–
ui
ui
Um
U
m
t
t
0
0
uC
U
UC
C
0 . 632 U C
0 . 368 U C
0
uC
t

a)零输入响应
t
0

b)零状态响应
五、思考题：
1. 什么是电路的时间常数，其物理意义是什么？
2、什么是微分电路和积分电路，在实际中有什么用途？
3、改变激励电压的幅度，是否改变过渡过程的快慢？为什么
六、实验报告要求：
1、根据实验观测结果，在坐标纸上绘出一阶电路充放电时的
响应曲线，由曲线测得时间常数，并与理论值比较，分析误差
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，阐明波形变换的特征；
3、总结移相电路的规律；
4心得体会及其他。