Transcript 实验五RC一阶电路的零输入响应和零状态响应

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实验五 RC一阶电路的零输入响应和零
状态响应(指p91、辅p27)
实验内容：
该实验通过改变电路中RC的参数，观察：
一、RC电路过渡过程及时间常数的变化；
二、微分电路和应具备的条件
三、积分电路和应具备的条件
一、时间常数 ‫ح‬的测定方法
㈠、过渡(放电)过程：(模拟电路)
RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律
衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数 。一阶网
络在没有输入信号作用时，由电路中动态元件的初始贮能所产
生的响应，就是零输入响应。

稳压电源
t=0
K
+
Us
-
+
-
Uc
RC并联
Uc
Uco
R
零输入的一阶电路
0.368Uco
t
て
一阶电路的响应曲线
㈡、过渡(充电)过程： (模拟电路)
一阶网络中，动态元件的初始储能为零时，由施
加于网络的输入信号产生的响应即为一阶网络的零状
态响应。
输入信号最简单的形式是恒定的成阶跃的电压或
电流。我们亦可用零状态响应波形来测定时间常数。
稳压电源
K
t=0
+
Uc
RC串联
R
+
Us
Uco
0.632Uco
Uc (t)
-
t
-
て
零状态的一阶电路
一阶电路的响应曲线
电路的过渡过程是
输出信号
十分短暂的变化过程。
用一般示波器观察过渡
过程，必须使之重复出
现。为此，用方波来模
0
T/2
T
t
拟阶跃激励信号，方波
的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；
方波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周期远大于电路的时间常
数。
电路在这样的方波信号的激励下，是和直
流电路接通与断开的过渡过程是基本相同的。
U
输入信号
一、RC过渡电路的测试
选择R=10KΩ，
C=3300(332)pF，组成
RC充放电电路，在示波
器上观察变化曲线。
输入方波电压US=4V
频率F=1KHz
U
输入信号
0
T/2
T
t
输出信号
U
R
+
C +
Us
-
0
T/2
T
t
二、微分电路的测试（输出电压是输入电压的微分）
由R=100Ω、C=0.01uF 组成微分电路，在示波器
上观察变化曲线，观察其响应曲线。逐步增大R之值，
观察曲线变化。
微分电路必须满足的两个条件：一是RC《T∕2、
二是必须在电阻“R”两端输出。
U
て《 T/2
输入信号
C
输出信号
+
T/2
R
US
UR
0
0.368

-
输入方波信号
T/2
T
t
三、积分电路的测试：输出信号电压与输入电压的积分成正比。
由R=10KΩ，C=0.47uF组成积分电路，在示波器
上观察变化曲线，继续增大“C”之值，观察曲线的变
化。
积分电路必须满足的两个条件：一是RC》T∕2、
二是必须在电容“C”两端输出。
U
て》 T/2
R
+
C
US
UC
-
输入方波信号
0
1/2T
T
相位差
t
输 入
US
(V)
1
2
3
F
R
输 出
C
U
 测 计
输入信号
U
U
0
T/2
T
t
0
T/2
T
t
T/2
T
t
U
U
0
T/2
T
U
t
输出信号 0
相位差
U
0
T/2
T
t
U
0
T/2
T
t
0
U
T/2
T
t
0
T/2
T
t
注意：
－、改变电阻或电容参数时数值应拉大些
二、电容应用专用仪器测得其容量后再计算
三、要正确操作示波波器，注意选取电压的测
量功能
四、在不同电阻参数的电路中其时间常数“て”
、
要用示波器测量和理论计算
五、积分电路因为是积分信号输出，其时间常
数“て”不用测量
六、各种特性图要分别用坐标纸绘制并作出比较
七、科学、合理、实用地制定一个综合数据表格
实验五 RC一阶电路的零输入响应
和零状态响应电路板电路
+
+
10K
开
+
US
0.01uf
开
US
332
474 10uf 100uf
-
充放电路、积分电路
100
1K 10K 100K
微分电路
-
谢 谢！