實(shí)驗(yàn)八一階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)測(cè)試.docx

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1、電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)八一階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)測(cè)試學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)老師2015年11月20日一、實(shí)驗(yàn)題目——一階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)的測(cè)試二、實(shí)驗(yàn)摘要（關(guān)鍵信息）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。電路參數(shù)：R=100KΩ、C=10uF、V=4V。2.從響應(yīng)波形圖中測(cè)量時(shí)間常數(shù)τ和電容的充放電時(shí)間Tu和Td。求充電Tu/τ，放電Td/τ。3.記錄數(shù)據(jù)包括：測(cè)量充電、放電的時(shí)間常數(shù)τ時(shí)對(duì)應(yīng)的波形圖，用光標(biāo)顯示出測(cè)量結(jié)果。測(cè)量充電時(shí)間Tu和放電時(shí)間Td時(shí)對(duì)應(yīng)的波形圖，用光標(biāo)指示測(cè)量結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境（儀器用品等）100KΩ色環(huán)電阻一個(gè)

2、，10uF電容一個(gè)，導(dǎo)線若干，面包板,臺(tái)式五位半自動(dòng)量程數(shù)字萬用表LINI-TUT805A，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源（IT6302），示波器AgilentDSO-X2012A。四、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)電路1.RC電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)1)電路中某時(shí)刻的電感電流和電容電壓稱為該時(shí)刻的電路狀態(tài)。t=0時(shí)，電容電壓uc（0）稱為電路的初始狀態(tài)。?2)在沒有外加激勵(lì)時(shí)，僅由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)τ=RC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。?3)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

3、的響應(yīng)稱為零狀態(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。?4)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

4、本相同的1.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，根據(jù)一階微分方程的求解得知uc＝Um*e-t/RC＝Um*e-t/τ,當(dāng)t＝τ時(shí)，即t為電容放電時(shí)間，Uc(τ)＝0.368Um=1.472V（Um=4V）。此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于τ。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到0.632Um=2.528V（Um=4V）所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，即電容充電的時(shí)間t。2.充放電時(shí)間測(cè)定方法：充電：當(dāng)電壓達(dá)到充電最大值，接近Um時(shí)，記錄Tu。放電：當(dāng)電壓約為0時(shí)，記錄Td。電路圖：一、實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)記錄1.按如圖所示的電路圖在連接好電路，測(cè)量電容C的兩端電壓變化，即一

5、階動(dòng)態(tài)電路的響應(yīng)測(cè)試。2.用示波器測(cè)量電容兩端的電壓，示波器的測(cè)量模式調(diào)整為追蹤。1.打開電源開關(guān)，將開關(guān)和電壓源端相接觸，使電容充電，用示波器記錄電容充電時(shí)的電壓變化。2.將開關(guān)和另一端相接觸，使電容放電，用示波器記錄電容放電時(shí)的電壓變化。數(shù)據(jù)記錄如下：R=101.623kΩC=10.29uF充電時(shí)波形圖：充電時(shí)：充電時(shí)間Tu=5.88s,時(shí)間常數(shù)τ=1.10s.Tu/τ=5.34545.放電時(shí)波形圖：放電時(shí)：放電時(shí)間Td=5.02s,時(shí)間常數(shù)τ=1.04s。Td/τ=4.8269.一、實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和分析通過預(yù)習(xí)可知時(shí)間常數(shù)τ=RC=100KΩ*10

6、uF=1s，實(shí)際測(cè)得R=101.623kΩ，C=10.29uF，τ=RC=101.623KΩ*10.29uF=1.0457s。實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)充電時(shí)間常數(shù)τ=1.10s，放電時(shí)間常數(shù)τ=1.04s，在誤差允許范圍內(nèi)可驗(yàn)證一階電路動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試。二、實(shí)驗(yàn)總結(jié)這次實(shí)驗(yàn)熟練使用直流電壓源和示波器，掌握了一階電路動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試的基本原理。