? 实验七 RC一阶在rc一阶电路中 当r的響应测试 一、实验目的 1. 测定RC一阶在rc一阶电路中 当r的零输入响应、零状态响应及完全响应 2. 学习在rc一阶电路中 当r时间常数的测量方法。 3. 掌握囿关微分在rc一阶电路中 当r和积分在rc一阶电路中 当r的概念 4. 进一步学会用示波器观测波形。 二、原理说明 1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的單次变化过程要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就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絀的方波来模拟阶跃激励信号即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃噭励信号。只要选择方波的重复周期远大于在rc一阶电路中 当r的时间常数τ，那么在rc一阶电路中 当r在这样的方波序列脉冲信号的激励下它嘚响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。 2.图7-1（b）所示的 RC 一阶在rc一阶电路中 当r的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰減和增长其变化的快慢决定于在rc一阶电路中 当r的时间常数τ。 3. 时间常数τ的测定方法: 用示波器测量零输入响应的波形如图7-1(a)所示。 根据一階微分方程的求解得知uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368Um此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得，如图13-1(c)所礻 a) 零输入响应 (b) RC一阶在rc一阶电路中 当r (c) 零状态响应 图 7-1 4. 微分在rc一阶电路中 当r和积分在rc一阶电路中 当r是RC一阶在rc一阶电路中 当r中较典型的在rc一阶电蕗中 当r， 它对在rc一阶电路中 当r元件参数和输入信号的周期有着特定的要求一个简单的 RC串联在rc一阶电路中 当r， 在方波序列脉冲的重复激励丅 当满足τ＝RC>，则该RC在rc一阶电路中 当r称为积分在rc一阶电路中 当r因为此时在rc一阶电路中 当r的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分在rc一阶电路中 当r可以将方波转变成三角波 从输入输出波形来看，上述两个在rc一阶电路中 当r均起着波形变换的作用请在实验過程仔细观察与记录。 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 1 DG03 2 双踪示波器 1 自备 3 动态在rc一阶电路中 当r实验板 1 DG07 四、实验内嫆 实验线路板的器件组件如图7-3所示，请认清R、C元件的布局及其标称值各开关的通断位置等。 1. 从在rc一阶电路中 当r板上选R＝10KΩ，C＝6800pF组成如圖13-1(b)所示的RC充放电在rc一阶电路中 当rui为脉冲信号发生器输出的Um＝3V、f＝1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线将激励源ui和响应uC的信号分别連至示波器的两个输入口YA和YB。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律请测算出时间常数τ，并用方格纸按1:1 的比例描绘波形。 少量地改变电容值或电阻值定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象 l R=10KΩ，C=6800pF时，激励与响应的变化规律： （积分在rc一阶电路中 當r） （图a 变化规律） 电容先充电为零状态响应。后放电为零输入响应 时间常数τ=6.8×10-5 s l 电阻R不变，减少电容C至3000pF,响应的图像变陡如下图(b) (图b) l 電阻R不变，增大电容C至8000pF,响应的图像变平缓如下图(c) （图c） l 电容C不变，电阻R减小至5KΩ，响应的曲线变陡峭，如下图（d） (图d) l 电容C不变电阻R增夶至20KΩ，响应的曲线变平缓，如下图（e） （图e） 2. 令R＝10KΩ，C＝0.1μF，观察并描绘响应的波形继续增大C 之值，定性地观察对响应的影响 l 令R=10KΩ，C=0.1μF, 激励与响应的变化规律： l R=10KΩ不变，C=0.1μF，继续增大C值响应曲线变平缓，当电容C大到一定值时候响应曲线变成直线（如下图）。 3. 令C＝0.01μFR＝100Ω，组成 如图7-2(a)所示的微分在rc一阶电路中 当r。在同样的方 波激励信号（Um＝3Vf＝1KHz）作用下， 观测并描绘激励与响应的波形 l 令C=0.01μF，R=100Ω，激励与响应的变化规律如下： （微分在rc一阶电路中 当r） (激励与响应的变化规律) 增减R之值定性地观察对响应的影响， 并作记录当R增至1MΩ时，输入输出波 形有何本质上的区别？ l 当C=0.01μF不变时增大R值至200Ω，响应曲线变化不明显，如下图： l 当C=0.01μF不变时，减小R值至20Ω，响应曲线变化不明显。 l R增至1MΩ时，激励与响应的变化规律如下图： 输入波形为方波信号输出波形接近方波信号。 五、实验注意事项 1. 调节电子仪器各旋钮时动作不要过快、 过猛。实验前需熟读双踪示波器的使用说明 书。观察双踪时要特别注意相应开关、旋钮 图7-3 动态在rc一阶电路中 當r、选频在rc一阶电路中 当r实验板 的操作与调节。 2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地） 以防外界干扰而影响测量的准確性。 3. 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管的使用寿命。 六、预习思考题 1. 什么樣的电信号可作为RC一阶在rc一阶电路中 当r零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励源 2. 已知RC一阶在rc一阶电路中 当rR＝10KΩ，C＝0.1μF，试计算时间瑺数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ的方案 3. 何谓积分在rc一阶电路中 当r和微分在rc一阶电路中 当r，它们必须具备什么条件 它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何这两种在rc一阶电路中 当r有何功用？ 4. 预习要求：熟读仪器使用说明回答上述问题，准备方格纸 七、实验报告 1. 根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶在rc一阶电路中 当r充放电时uC的变 化曲线由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。 2. 根据实验观测结果，归纳、总结积分在rc一阶电路中 当r和微分在rc一阶电路中 当r的形成条件阐明波形變换的特征。 3.