RC电路暂态响应和交流特性研究

实验三RC电路暂态响应及交流稳态响应的基本特性研究实验性质：基础要求：必修学时数：3实验目的：1.研究RC电路的暂态响应的变化规律和特点。2.了解RC电路在正弦输入和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。3.掌握电路参数对响应的影响，了解测定一阶电路的时间常数的方法。4.掌握积分电路和微分电路的基本概念。5.学习用双踪示波器观察和分析电路的响应。实验仪器与设备：1函数信号发生器2双踪示波器3一阶、二阶实验线路板实验预习和实验思考题：1．什么样的电信号可作为一阶零输入响应、零状态响应的激励信号？2．RC电路电容c和电阻R在正弦激励和方波激励条件下分别得到什么样的波形？波形与电路参数有什么关系？3．何谓积分电路和微分电路，他们必须具备什么条件？4.RC电路正弦交流输入频率与C的电压输出有什么关系？实验内容：利用动态线路板中的元件与开关的配合作用，组成RC电路，分别如图1和图2所示，注意比较电路的不同：1．学习示波器的使用和读数方法；2．输入方波激励，改变参数值大小，记录观测的输出波形，注意与输入波形对齐绘制：1）.观测RC电路的矩形波输入时的响应，如图1，测定时间常数τ，与计算值比较2）.选择合适的参数，如图1接电路，观测RC积分电路的响应，记录波形和所选参数值3）.选择合适的参数，如图2接电路，观测RC微分电路的响应，记录波形和所选参数值3.输入正弦波激励，如图1接电路（选择小的电阻），观测响应波形，记录观测的输出波形；改变频率，对比观察波形变化，记录1KHz和5KHz正弦激励下的输入输出波形。（根据时间选作）实验电路图：图1图2实验结果：画波形，标注完整，注意与输入波形对齐绘制，画出两个周期即可：1．输入方波时：按要求记录数据和波形如下：输入方波激励，绘出输入电压波形周期T=高低电平幅度差=1）．时间常数τ的物理意义表现波形如图1调整电路参数值大小，当输出高低电平幅度差=输入高低电平幅度差，且输出有完整明显的一个充放电波形时绘出输出电压波形，且记录：R=C=理论计算时间常数τ=观察输出波形得时间常数τ=2）．三角波产生电路对比波形如图1输入不变，调整电路参数值大小当输出波形为三角波时绘出输出电压波形，且记录：R=C=RC=输入的脉宽tp=输出的高低电平幅度差=从数学理论分析为什么称此时为RC积分电路？根据输入输出对比，得出产生积分电路条件为3）．尖脉冲产生电路对比波形如图2输入不变，调整电路参数值大小当输出波形为正负尖脉冲时绘出输出电压波形，且记录：R=C=RC=输入的脉宽tp=从数学理论分析为什么称此时为RC微分电路？根据输入输出对比，得出产生微分电路条件为2．输入正弦波时记录数据和波形如下：1）如图1接电路，选择小的电阻，输入1KHz正弦波激励，绘出输入输出电压波形周期T=输入最大值为Uimax=输出最大值为Uomax=输入输出相位差Δφ=2）如图1，电路参数不变，输入大小不变频率为5KHz正弦波激励，对比输入1kHz时波形观察输出电压最大值Uomax变化趋势为输入输出相位差Δφ变化趋势为3..完成前面4个实验思考题参考附件：双踪示波器外观及旋钮说明如上所示为示波器显示的测量电压波形，要求读出其峰－峰值和直流分量的电压值，示波器输入耦合方式为DC，电压灵敏度为10V/div。说明：电压直流分量VhKUu101101交流分量峰－峰值VhKUupp404102如上图所示，“扫描速度”旋钮的指示值为2ms/div,则被测波形的周期T和频率f为T=2ms*5＝10msf＝1/T＝1/10ms＝100HZ两个被测信号分别由CH1和CH2输入在屏幕上可显示出两个信号波形，如图所示，测量出波形一个周期在水平方向的长度n及两个信号波形与X轴相交对应点的水平距离m，可将下式计算出两信号间的相位差，即＝360×m/n注意：测量相位差和周期时，即读n或m时，找对应波峰的水平距离更加方便、准确。