rc电路的暂态分析.pdf

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1、.实验1.31.实验目的RC电路的暂态分析实验1.3.1硬件实验（1）研究一阶 RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应。（2）学习用示波器观察在方波激励下，RC电路参数对电路输出波形的影响。2.实验预习要求（1）分别计算图 1.3.11.3.3中，电容电压在 t=时的 uC()及电路时间常数的理论值，填入表 1.3.1 1.3.4中。（2）掌握微分电路和积分电路的条件。3.实验仪器和设备序号12345名称电路原理实验箱可跟踪直流稳压电源数字式万用表双通道函数发生器数字示波器型号TPEDG1IBITSS3323VC9802A+DG 1022DS1052E数 量1 台1 台1 块1 台1 台4.

2、实验内容及要求（1）测绘 uC(t)的零输入响应曲线r 按图 1.3.1连接电路，元件参数为 R=10kr=100，C=3300F，US由SS3323型直流稳压电源提供。注意：电容 C 为电解电容器，正、负极性不能接反（实验箱上各电解电容器的安装极性均为上正下负），否则易造成电容损坏。+USSC+uCR图 1.3.1 闭合开关S，调整直流稳压电源的输出幅度旋钮，用万用表直流电压档监测电容器C 上电压 uC，使其初始值为 10 V。打开开关 S，电容C开始放电过程。在C开始放电的同时，按表1.3.1给出的电压用手表计时，将测量的时间值记入表1.3.1。再将uC()对应的时间（此数值即为时间常数1

3、）记入表1.3.2中。注意：a)用万用表直流电压档测量uC，用手表计时。b)因放电过程开始时较快，建议测量零输入响应的过程分几次进行计时。将电阻换为R=5.6k，C不变，测量uC()对应的时间2，记入表1.3.2。.注：这组电阻、电容电阻、电容参数参数只要求测量 uC()一个点，不需要测量完整的曲线。表 1.3.1u uC C/V/Vt t/s/s9 98 87 76 65 5u uC C()=3.68)=3.683 32 21 10.034 0.0740.034 0.074 0.118 0.1690.118 0.1690 0.229.2290.3290.3290.397 0.5310.397

4、 0.531 0.7600.760（2）测绘 uC(t)的零状态响应曲线 按图 1.3.2连接电路，其中R=10k，C=3300F，US=10V。闭合开关 S，将电容器放电，使电容器两端初始电压为零。断开 S使电容器充电，按表1.3.3给出的电压进行计时，并将数据记入表1.3.3中。再将uC()对应的时间3记入表1.3.2中。表表 1.3.31.3.3u uC C/V/Vt t/s/s1 12 23 34 45 5u uC C()=6.32)=6.327 78 89 90.0370.037 0.0740.074 0.119 0.169 0.2310.119 0.169 0.2310.3310.

5、3310.398 0.532 0.7610.398 0.532 0.761RR2SC1r+USC+uCS+US1+US2图 1.3.2uC图 1.3.3（3）测绘 uC(t)的全响应曲线 按图 1.3.3连接电路，图中电阻 R=10k，r=100，电容 C=2200F。电压源US1=4 V，US1、US2分别由直流稳压电源的两路输出提供。先将开关S置于“1”，调整直流稳压电源的输出幅度旋钮，用万用表直流电压档监测电容器 C 上电压 uC，使其初始值为10V。将S置于“2”，按表1.3.4给出的电压进行计时，并记入表 1.3.4中。再将uC(4)对应的时间4记入表1.3.2中。.表表 1.3.4

6、1.3.4u uC C/V/Vt t/s/s9 98 87 7u uC C()=6.32)=6.320.0610.061 0.1350.135 0.2290.2290.3140.3145 50.5920.5924.44.40.8950.895（4）观察在方波信号激励下，RC电路的时间常数对输出波形的影响。a)按图 1.3.4连接 RC串联电路，从电阻两端取输出电压。b)加入方波作为输入信号ui，其频率 f=400Hz、幅度为 Uipp=4V。按表 1.3.5 的要求，当选取不同的电路参数时，用示波器的两个通道CH1、CH2 同时观察、描绘ui和uo的波形（要求画出其对应关系），并记入表1.3.

7、5中。c)按图 1.3.5连接 RC串联电路，从电容两端取输出电压，重复实验步骤b)。注意：a)方波由DG 1022型功率函数发生器的“功率输出”端提供。b)测量时功率函数发生器、示波器和电路应“共地”。表 1.3.5项目电路图输入参 数从电阻两端取输出电压电路及波形C参 数从电容两端取输出电压电路及波形R+uiR图 1.3.4uiuo+uiC图 1.3.5uiuo+f=400Hz方波tOf=400HOzUipp=4V方波tUipp=4VR=510C=0.22F输R=1kC=0.22FR=2kC=0.33FR=1kC=0.47F出.R=1kC=33FR=10kC=0.33F.5.5.实验总结要

8、求实验总结要求（1 1）说明在图说明在图 1.3.11.3.1电路中，电阻分别为电路中，电阻分别为10k10k 和和 5.6k5.6k 时，对零输入响应曲线和时间时，对零输入响应曲线和时间常数常数 的影响。的影响。（2 2）分析分析 RCRC 电路在方波激励下，电路的结构和参数对输出波形的影响，并由实验结电路在方波激励下，电路的结构和参数对输出波形的影响，并由实验结果总结积分电路、微分电路的条件。果总结积分电路、微分电路的条件。（1 1）改变）改变R R的大小主要是改变的大小主要是改变 值来影响响应曲线的，而对初始态的电压的影响并不大。值来影响响应曲线的，而对初始态的电压的影响并不大。当电阻由

9、10k减小为5.6k后，当电阻由10k减小为5.6k后，也随之减小，响应时间也减少，表现在曲线上则是曲也随之减小，响应时间也减少，表现在曲线上则是曲线斜的率变大。线斜的率变大。（2 2）RCRC越大越大,Uc,Uc越接近输入波形越接近输入波形,Ur,Ur越趋于平缓。越趋于平缓。积分电路积分电路:=RC2T=RC2T（T T为方波的周期）为方波的周期）微分电路微分电路:=RC2T=RC2T（T T为方波的周期）为方波的周期）6.6.问题小结问题小结在本次实验中，主要是要学会使用软件在本次实验中，主要是要学会使用软件 multisimmultisim进行电路仿真，并分析电路的暂态过程。进行电路仿真

10、，并分析电路的暂态过程。实验整体来说没有太大的难度，但在操作过程中也有许多需要注意的细节，比如，在接实验整体来说没有太大的难度，但在操作过程中也有许多需要注意的细节，比如，在接入示波器时需要注意是否将示波器正确接入了需要测量的结点，否则，显示出的图像会入示波器时需要注意是否将示波器正确接入了需要测量的结点，否则，显示出的图像会与理论不符。与理论不符。实验过程中我遇到的问题是，在显示示波器的图像时，发现无法点击开始，显示不出图实验过程中我遇到的问题是，在显示示波器的图像时，发现无法点击开始，显示不出图像，后来通过同学的帮助，发现在显示另一电路的图像之前需要将其他窗口的电路示波像，后来通过同学的帮助，发现在显示另一电路的图像之前需要将其他窗口的电路示波器图像停止，最终完成了整个实验。器图像停止，最终完成了整个实验。.