實(shí)驗(yàn)八一階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)測(cè)試一

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1、實(shí)驗(yàn)八一階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)測(cè)試一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)電路吋間常數(shù)的測(cè)量方法。2.熟練使用示波器的光標(biāo)測(cè)量。3.了解RC電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.研究RC電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)。用示波器觀察響應(yīng)過程。2.電路參數(shù)：R=100K、C=10uF、Vi=2V從響應(yīng)波形圖中測(cè)量吋間常數(shù)(和電容的充放電時(shí)間.三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境：面包板一個(gè)，直流源，100KQ電阻，10uF電容，示波器，導(dǎo)線若干。叫、實(shí)驗(yàn)原理：1.一階電路：在一個(gè)電路簡(jiǎn)化后(如電阻的串并聯(lián)，電容的串并聯(lián)，電感的串并聯(lián)化為一個(gè)元件)，只含有一個(gè)電容或電感元件(電阻無所謂)的電路叫一階電路。主要是因?yàn)檫@樣

2、的電路的Laplace等效方程中是一個(gè)一階的方程。2.RC電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)(i)電路屮某時(shí)刻的電感電流和電容電壓稱力該時(shí)刻的電路狀態(tài)。t二0時(shí)，電荇電壓uc(0)稱為電路的初始狀態(tài)。(ii)在沒有外加激勵(lì)時(shí)，僅巾t=0零時(shí)刻的非零初始狀態(tài)引起的響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)，它取決于初始狀態(tài)和電路特性(通過時(shí)間常數(shù)1=1<(：來體現(xiàn))，這種響應(yīng)時(shí)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減的。(iii)在零初始狀態(tài)時(shí)僅由在t0時(shí)刻施加于電路的激勵(lì)引起的響應(yīng)稱力零狀態(tài)響應(yīng)，它取決于外加激勵(lì)和電路特性，這種響應(yīng)是由零開始隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)的。(iiii)線性動(dòng)態(tài)電路的完全響應(yīng)為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)之

3、和動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過渡過程是十分短暫的單次變化過程。要川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)T,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。3.時(shí)間常數(shù)T的測(cè)定方法：充電：Uc=Um*(l-eA-t/RC)=Um*(l-eA-t/t),當(dāng)t=T時(shí)，即t為電容充電時(shí)間，Uc=Um*(l-eA-l)=0

4、.632Umo此吋所對(duì)應(yīng)的吋間就等于t。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，即電容充電的時(shí)間t.放電：Uc=Um*(l-eA-t/T)3t=i+,即t為電容放電時(shí)間，Uc=0.368Um。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于t。亦可用0.368Um所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，即電容放電的時(shí)間t.五.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：模式源o光標(biāo)單位X1:-44.80000000000s手幼1X2X2:-39.60000000000$Y1~.56.25mVY2:1.20625V接b端，放電時(shí)s接a端。2.充電吋波形圖：DSO-X2012AWT53280731:WedDec0320:42:332014DC

5、DC1/AX:AY(1):動(dòng)Agilent采集標(biāo)堆模式2.00kSa/s通遂光標(biāo)10.0:110.0:1AX:+5.200000000000$+192.31mHz+1.26250VDSO-X2012AIW53280731:WedDec0320:39:482014充電時(shí)間T=28.4s，時(shí)間常數(shù)t=5.2s3.放電時(shí)波形圖：DSO-X2012A術(shù)3280731:WedDec0320:34:4020141500!?/2-25.00$5000s/停止?jié)L動(dòng)光標(biāo)設(shè)a英單模式源O光標(biāo)單位XI:-39.30000000000s竿動(dòng)1X2X2:-34.50000000000s丫1:-56.2

6、5mVY2:681.25mVDSO-X2012AIW53280731:WedDec0320:37:452014?25.00s5.000s/序止?jié)L幼1500?/2放電時(shí)間T=22.9s，時(shí)間常數(shù)t=4.8s六.實(shí)驗(yàn)總結(jié)(1)實(shí)驗(yàn)測(cè)得在誤差范圍內(nèi)，充電時(shí)間T=28.4s，時(shí)間常數(shù)t=5.2s放電時(shí)間T=22.9s，時(shí)間常數(shù)t=4.8s,誤差的存在在于與充電放電標(biāo)準(zhǔn)Uc的值存在差值。相對(duì)偏差為0.04。(2)電路連接好后方可打開電源，否則會(huì)損壞器件，產(chǎn)生誤差。實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意同示波器動(dòng)態(tài)測(cè)量電容兩端電壓的方法，以便得到正確波形。(3)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與一階動(dòng)態(tài)電路的原理進(jìn)行對(duì)比，并找出實(shí)驗(yàn)誤

7、差，進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。