一阶动态电路暂态过程的研究报告

1实验3一阶动态电路暂态过程的研究报告实验目的：（1）研究一阶RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应的变化规律和特点。（2）研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。测定一阶电路的时间常数t,了解电路参数对时间常数的影响。（3）掌握积分电路和微分电路的基本概念。（4）学习用示波器观察和分析电路的响应。实验原理：（1）在电路中，开关S置于1使电路处于零状态，当开关在t＝0时刻由1扳向2，电路对激励US的响应为零状态响应，有uC（t）=US－USeRCt若开始开关S首先置于2使电路处于稳定状态，在t=0时刻由2扳向1，电路为零输入响应，有uC（t）=USeRCt动态电路的零状态响应与零输入响应之和为全响应。全响应与激励不存在简单的线性关系。（2）动态电路在换路以后，一般经过一段时间的暂态过程后便达到稳定。故要由方波激励实现一阶RC电路重复出现的充电过程，其中方波激励的半周期T/2与时间常数τ（＝RC）之比保持在5：1左右的关系，可使电容每次充、放电的暂态过程基本结束，再开始新一次的充、放电暂态过程。（3）RC电路充、放电的时间常数τ可从示波器观察的响应波形中计算出来。设时间坐标单位确定，对于充电曲线，幅值由零上升到终值的63.2％所需的时间为时间常数τ。对于放电曲线，幅值由零下降到初值的36.8％所需的时间同为时间常数τ。（4）一阶RC动态电路再一定的条件下，可以近似构成微分电路或积分电路。当时间常数τ（＝RC）远远小于方波周期，输出电压Uo(t)与方波激励Us(t)的微分近似成比例。当时间常数τ（＝RC）远远大于方波的周期，输出电压Uo(t)与方波激励Us(t)的积分近似成比例。实验内容与步骤：（1）连接如图电路，应用示波器观察RC电路充、放的动态波形，确定时间常数，并与理论值进行比较2（2）如图所示，微分电路接至峰值一定，周期T一定的方波信号源，调节电阻值和电容箱电容值。观察并描绘τ＝0.01T,τ＝0.2T和τ＝T三种情况下的Us(t)和Uo(t)的波形。用示波器测出对应各种的时间常数，记入表格中，并与给定的理论值比较。3一阶微分电路的研究(3)如图接电路，积分电路接至峰－峰值一定，周期T一定的方波信号源，选取合适的电阻，电容参数，观察并描绘，τ＝0.01T,τ＝0.2T和τ＝T三种情况下的Us(t)和Uo(t)的波形。用示波器测出对应各种的时间常数。自拟表格，记录有关数据和波形。并与给定的理论值比较。答：比较数据可知道理论值与测试值有一定的出入。参数值时间常数波形R/KC/uFτ(理论值)τ（测试值）Us(t)Uo(t)1010.01T0.0140尖脉冲波方波20010.2T0.1840尖脉冲波方波10001T0.9823尖脉冲波方波4分析图如下：参数值时间常数波形R/KC/uFτ(理论值)τ（测试值）Us(t)Uo(t)10001T0.9912三角波方波5300013T2.943三角波方波500015T5.002三角波方波（4）将RC一阶电路改为RL一阶电路，观察并描绘有关暂态过程的波形。（5）设计一个简单的一阶网络实验线路，要求能观察到该网络的零输入响应、零状态响应和全响应。研究输入响应与初始状态，零状态响应与激励的线性关系。讨论全响应与激励的关系。