实验八 一阶动态电路的响应测试一

实验八一阶动态电路的响应测试一一、实验目的：测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应；学习电路时间常数的测量方法。二、实验原理及电路图1、实验原理：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，它取决于初始状态和电路特性（通过时间常数τ=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。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。3）时间常数τ的测定方法零状态响应：)1()1(tmRCtmceUeUU。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.632Um。此时所对应的时间就等于τ。零输入响应：tmRCtmceUeUU。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368Um。此时所对应的时间就等于τ。2、电路图图1三、实验环境：面包板（SYB—130）、直流电源（IT6302），一个100kΩ电阻、10uF的电容、单刀双置开关、导线、Tek示波器。四、实验步骤：1）在面包板上将电路搭建如图1所示，在直流电源面板上将输入电压设置好，分别为3V、50Hz。2）观察示波器上的信号，将开关拨至另一端是信号会发生改变，当整个过程完成后，按run/stop键，使得信号停止。3）分别对对充放电过程进行2）操作，并用联动光标测量充放电时间，及其对应的时间常数τ，记录波形及数据。五、实验数据及分析1.零状态响应:当t＝τ时，Uc(τ)＝0.632Um=0.632*3V=1.896V1)充电时间:T1=5.50s2)时间常数：τ1=1.10s2.零输入响应：当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368Um=0.368*3V=1.104V。1)放电时间：T2=5.50s2)时间常数：τ2=1.10s3.分析：该实验中，T1=T2=5.50s，τ1=τ2=1.10s，有分析可知充放电的时间及其时间常数是相同的，故本次实验所测得的数据具有可靠性。时间常数的标准值τ=RC=100kΩ*10uF=1s，则实验误差为10%。而造成本次实验的误差的大部分原因是示波器的设置后的精确度为0.02V，在测量时取Uc时存在一定误差。该电容的电压减小到原来的1/e需要的时间为1.10s,充放电时间为5.50s。六、实验总结通过本次实验我学会了用联动光标来测量时间常数，测量方法就是在RC一阶电路加入输入信号，找到当t＝τ时所对应的Uc的那点，再对应到横坐标的时间，就是时间常数了。