实验3RC一阶电路响应研究实验报告.doc

电路与电子学 实验3 RC一阶电路响应研究 班级：12计师 学号： 2012035144023 姓名：黄月明 实验目的 加深理解RC电路过渡过程的规律及电路参数对过渡过程的理解 学会测定RC电路的时间常数的方法 观测RC充放电电路中电阻和电容电压的波形图 实验原理与说明 1、RC电路的时间常数 如图1所示。将周期性方波电压加于RC电路，当方波电压的幅度上升为U时，相相当于一个直流电压源Us对电容C充电，当方波电压下降为零时，相当于电容C通过过电阻R放电。RC电路的充电过程，RC电路的时间常数用τ表示，τ=RC，τ的大小决定了电路充放电时间的快慢。对充电而言，时间常数τ是电容电压从零增长到63.2% Us所需的时间；RC电路的放电过程，对放电而言，τ是电容电压从Us下降到36.8%Us所需的时间。 微分电路和积分电路 图1的RC充放电电路中，当电源方波电压的周期T τ时，电容器充放电速很快，若 ，≈，在电阻两端的电压= ≈≈，这就是说电阻两端的输出电压与输入电压的微分近似成正比，此电路即称为微分电路。 当电源方波电压的周期Tτ时，电容器充放电速度很慢，又若 ，≈，在电阻两端的电压= = ≈，这就是说电容两端的输出电压与输入电压的积分近似成正比，此电路称为积分电路。 实验步骤 时间常数的测定 实验线路见图1，取R=100Ω，C=1μF，f=1kHz，Us=10v，测量从零上升到63.2%Us所需的时间，亦即测量充电时间常数τ1；再测量从Us下降到36.8%Us所需的时间，亦即测量放电时间常数τ2；将τ1，τ2记入下面空格处。 充电过程中： 计算：63.2% Us =_6.32V__； 测量：τ1=___0.178ms__________； 放电过程中： 计算：36.8% Us =___3.68V___； 测量：τ2=__0.158ms___________。 实验线路见图1，R取51Ω，电容C取10μF，实验方法同步骤（1）。观测电容充电过程中电压变化情况，试用时间常数的概念，比较说明R、C对充放电过程的影响与作用。 根据（1）画图如下 波形图如下： 若R=51Ohm，则对比如下 根据（2）要求画图如下 波形图如下 观测微分和积分电路输出电压的波形 按图1接线，取R=1 kΩ，C=10μF（τ= RC = 10ms），电源方波电压的频率为1kHz，幅值为1V（T=1/1000=1 ms τ）即为积分输出电压，将方波电压输入示波器的YB通道，输入示波器的YA通道，观察并描绘和的波形图。再将图1中R和C的位置互换，取C=10μF，R=51Ω（τ= RC = 0.51ms），电源方波电压同上（T=1/1000=1 ms τ），在电阻两端的电压UR即为微分输出电压，将输入示波器的YB通道，UR输入示波器的YA通道，观察并描绘和UR的波形图。 u(V) u(V) 0 t(s) 0 t(s) uc(V) uR(V) 0 t(s) 0 t(s) 积分输出电压 微分输出电压 当R=1kΩ,C=10μF时，即RC=10ms1ms 当R=51Ω，C=10μF时，即RC=51*0.01=0.51s1ms 并且将R和C调换位置 若将C换成1μF则对比波形图如下 注意事项 电解电容器有正负极性，使用时切勿接错。 每次做RC充电实验前，都要用导线短接电容器的两极，以保证其处电压为零。 分析和讨论 根据实验结果，分析RC电路中充放电时间的长短与电路中RC元件参数的关系。 通过实验说明RC串联电路在什么条件下构成微分电路，积分电路。 将方波信号转换为尖脉冲信号，可通过什么电路来实现？对电路参数有什么要求？ 将方波信号转换为三角波信号，可通过什么电路来实现？对电路参数有什么要求？ 1.答：对充电而言，时间常数（RC） 是电容电压Uc从零增长到63.2%Us所需的时间；对放电而言，是电容电压Uc从Us下降到36.8%Us所需要的时间。 2.当时间常数远大于方波周期时构成积分电路，当时间常数远小于方波周期时构成微分电路。 3.可通过微分电路实现，电路参数RC要远大于方波周期。 4. 可通过积分电路实现，电路参数RC要远小于方波周期 9-3 (