实验五动态网络响应的研究-中北大学电工电子实验教学中心

实验五动态网络响应的研究实验目的：•1、学会用示波器研究电路中的时域响应的基本方法。•2、观察RC电路中的零输入响应，阶跃响应和矩形脉冲响应。•3、研究时间常数τ的意义实验设备：双踪示波器信号源（方波输出）实验原理：1、RC电路的零状态相应•RC电路如图1所示，开关在‘1’的位置，处于零状态，当开关合向‘2’的位置时，电源通过电阻向电容充电，称为一阶电路零状态响应。•变化曲线如图2所示，当上升到所需的时间称为时间常数。2、RC电路的零输入相应•在下图1中，开关在‘2’的位置电路稳定后，在合向‘1’的位置时，电容通过放电，称为一阶电路的零输入响应。•变化曲线如图3所示，当下降到所需的时间称为时间常数。3、测量一阶电路的时间常数动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数较大的电路，可用慢扫描长余示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，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，即令方波输出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，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流接通与断开的过渡过程是基本相同的。将图4所示的周期为的方波信号作为电路的激励信号，只要满足，便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。用双踪示波器观察电容电压，便可观察到稳定的指数曲线，如图5所示，在荧光屏上测得电容电压的最大值，取，与指数曲线交点对应时间轴坐标为，则根据时间轴比例尺即可确定该电的时间常数。Su52TTCuCmUb0.632abX4、微分电路和积分电路•方波信号作用在串联电路中，当满足电路时间常数远远小于方波周期的条件时，电阻两端（输出）的电压与方波输入信号呈微分关系•该电路称为微分电路。当满足电路时间常数远远大于方波周期的条件时，电容两端（输出）的电压与方波输入信号呈积分关系该电路称为积分电路。TRuSuSRduuRCdt1CSuudtRCTCu实验内容及步骤1、调节脉冲信号发生器输出峰-峰值的方波电压信号，并通过示波器探头将激励源信号和响应信号分别连至示波器的两个输入口和。2,1ppVVfkHzAYBY2、一阶电路的充放电过程•测量时间常数：令•用示波器观察激励与响应的变化规律，测量并记录时间常数。•观察时间常数（即电路参数和）对暂态过程的影响：令•观察并描绘响应的波形，继续增大（取）或增大（取），定性地观察对响应的影响。10,0.01RKCFRC10~30KKSuCu10,0.01RKCFCR0.01~0.1FF3、微分电路和积分电路•积分电路：令，用示波器观察激励与响应的变化规律•微分电路：将实验电路中的和元件位置互换，令，用示波器观察激励与响应的变化规律。10,0.1RKCF10,0.01RCFSuCuRCSuRu实验注意事项•调节电子仪器各旋钮时，动作不要过猛。实验前，尚需熟读双踪示波器的使用说明，特别是观察双踪时，要特别注意开关，旋钮的操作与调节。•信号源接地端与示波器接地端要连在一起(称共地)，以防外界干扰影响测量的准确性。•示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波器的使用寿命。