RC 一階電路的響應(yīng)測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>1. 測(cè)定RC 一階電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)。
2. 學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。
3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。
4. 進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀測(cè)波形。
二、原理說明
1. 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過渡過程是十分短暫的單次變化過程。要用普通示波器觀察過渡過程和
測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，就必須使這種單次變化的過程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號(hào)發(fā)生器輸
出的方波來模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信
號(hào)；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)。只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大
于電路的時(shí)間常數(shù)τ，那么電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下，它的響應(yīng)就和直流
電接通與斷開的過渡過程是基本相同的。
2.圖6-1（b）所示的 RC 一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和
增長(zhǎng)，其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)τ。
3. 時(shí)間常數(shù)τ的測(cè)定方法:
用示波器測(cè)量零輸入響應(yīng)的波形如圖6-1(a)所示。

4. 微分電路和積分電路是RC 一階電路中較典型的電路， 它對(duì)電路元件參數(shù)和輸入信
號(hào)的周期有著特定的要求。一個(gè)簡(jiǎn)單的 RC 串聯(lián)電路， 在方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下， 當(dāng)

出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成三角波。
從輸入輸出波形來看，上述兩個(gè)電路均起著波形變換的作用，請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)過程仔細(xì)觀察
與記錄。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)線路板的器件組件，如圖6-3 所示，請(qǐng)認(rèn)清R、C 元件的布局及其標(biāo)稱值，各開關(guān)
的通斷位置等。

少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。
2. 令R = 10KΩ ，C = 0.1μF ，觀察并描繪響應(yīng)的波形，繼續(xù)增大C 之值，定性地
觀察對(duì)響應(yīng)的影響。
3. 令C = 0.01μF ， R = 100Ω ，組成
如圖6-2(a)所示的微分電路。在同樣的方
波激勵(lì)信號(hào)（U V m = 3 ， f = 1KHZ ）作用下，
觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。
增減R 之值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，
并作記錄。當(dāng)R 增至1MΩ時(shí)，輸入輸出波
形有何本質(zhì)上的區(qū)別？
五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1. 調(diào)節(jié)電子儀器各旋鈕時(shí)，動(dòng)作不要過快、
過猛。實(shí)驗(yàn)前，需熟讀雙蹤示波器的使用說明
書。觀察雙蹤時(shí)，要特別注意相應(yīng)開關(guān)、旋鈕 圖6-3 動(dòng)態(tài)電路、選頻電路實(shí)驗(yàn)板
的操作與調(diào)節(jié)。
2. 信號(hào)源的接地端與示波器的接地端要連在一起（稱共地）， 以防外界干擾而影響測(cè)
量的準(zhǔn)確性。
3. 示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點(diǎn)長(zhǎng)期停留在熒光屏上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將輝度調(diào)暗，
以延長(zhǎng)示波管的使用壽命。
六、預(yù)習(xí)思考題
1. 什么樣的電信號(hào)可作為RC 一階電路零輸入響應(yīng)、 零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)
源？
2. 已知RC 一階電路R = 10KΩ ，C = 0.1μF ，試計(jì)算時(shí)間常數(shù)τ，并根據(jù)τ值的物
理意義，擬定測(cè)量τ的方案。
3. 何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？ 它們?cè)诜讲ㄐ蛄忻}沖的激勵(lì)
下，其輸出信號(hào)波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功用？
4. 預(yù)習(xí)要求：熟讀儀器使用說明，回答上述問題，準(zhǔn)備方格紙。
七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果， 在方格紙上繪出RC 一階電路充放電時(shí)uC 的變
化曲線，由曲線測(cè)得τ值，并與參數(shù)值的計(jì)算結(jié)果作比較，分析誤差原因。
2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變換的
特征。
3. 心得體會(huì)及其他。