实验四-RC一阶电路的响应测试
RC一阶电路的响应测试实验报告
RC一阶电路的响应测试实验报告实验报告：RC一阶电路的响应测试一、实验目的：1.掌握RC一阶电路的响应特性；2.了解RC一阶电路的时间常数对电路响应的影响；3.学会使用示波器观察电路的动态响应。
二、实验原理：由于充电或放电需要一定的时间，电路的响应是有延迟的。
根据电容充电时间常数τ的不同，可以将RC电路分为快速响应和慢速响应两种情况。
电容C的充电或放电方程为：i(t) = C * dV(t) / dt根据Ohm's Law，电路中的电流和电压之间的关系为：V(t) = VR(t) + VC(t) = i(t) * R + V0 * exp(-t/τ)其中，VR(t)是电阻R上的电压，VC(t)是电容C上的电压，V0是电路初始电压，τ=C*R是电路的时间常数。
当输入信号为直流电压时，电路将会处于稳态，电容将保持充电或放电状态，直到与电源电压相等。
当输入信号为瞬态电压时，电路将会发生响应，电容充放电的过程导致电压变化。
三、实验器材和仪器：1.RC电路板；2.直流电源；3.示波器；4.电阻和电容。
四、实验步骤：1.将示波器的地线和信号触发线接地。
2.按照实际电路中的元件数值，在RC电路板上连接电阻和电容。
3.将示波器的一个探头连接到电阻两端，另一个探头连接到电容的一端。
4.打开直流电源，设定合适的电压大小，使电路处于稳定状态。
5.调整示波器的触发模式和触发电平，保证波形稳定可观察。
6.增加或减小直流电压，观察电路响应，并记录波形。
7.改变电阻或电容的数值，重复步骤6，观察并记录不同响应特性。
8.关闭直流电源和示波器，取下电路连接。
五、实验数据及结果：实验中，我们首先建立了一个由1000Ω电阻和0.1μF电容串联组成的RC电路。
然后，我们分别给电路输入不同幅值和时间常数的矩形波信号，观察电路的响应。
1.输入直流电压的稳态响应：当输入直流电压时，电路处于稳态，电容已经充电到与电源电压相等的电压值。
实验四RC一阶电路的响应测试
实验四RC一阶电路的响应测试RC一阶电路的响应测试★实验一．实验目的1．测定RC一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应2．学习电路时间常数的测量方法3．掌握有关微分电路和积分电路的概念二．原理说明1．动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。
然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现，为次，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数。
电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2．RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数。
3．时间常数的测量方法：用示波器测得零输入响应的波形如图4-1（a）所示：根据一阶微分方程的求解得知U0 Ee t/Rc Ee t/当t= 时，U0 0.368E，此时所对应的时间就等于也可用零状态响应波形增长到0.368E所对应的时间测得，如图3-1（c）所示。
若将图4-2（a）中的R与C位置调换一下，即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满足=RC〉〉T/2条件时，如图4-2（b）所示即称为积分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
三．实验设备1．双踪示波器2．信号源（下组件）3．相应组件四．实验内容及步骤实验线路板的结构如图3-2所示，首先看懂线路板的走线，认清激励与响应端口所在的位置；认清R、C元件的布局及其标称值；各开关的通断位置等。
（1）选择动态电路板上的R、C元件，令R=10K ，C=3300pF组成如图4-1（b）所示的RC充放电电路，E为脉冲信号发生器输出VP P 2V，f=1KHz的方波电压信号，并通过示波器探头将激励源E和响应Uc的信号分别连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，来测时间常数，并用方格纸1：1的比例描绘波形。
4.一阶电路响应测试
uS
4v
4v
f(hz)
1000
1000
C(uf)
0.1
0.01
R(k)
Uct
t
5
表－２
一阶电路的全响应的测量表
激励方波信号
一阶电路参数
全响应电压 (t.T相当)
波形图
US(v)
４
f（Hz） C（uf) R(kΏ) UCpp(v)
1000
Uc0(v)
2．设计一个微分器电路，观测uR（IC）的电压（流）与波形。 2.1.对于频率为f =1KHz的方波信号的微分输出满足： 时间常数t<T/10 。电容值选取：C=0.1F。R=？ 2.2.要使RC电路（C=0.01f， R=2K）的为微分输出，方波信 号频率应取多少（f =？）？
6
四、实验要求与注意事项
1.作定量测定时，要分别采用自动测量法和光标测量法。 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确性。 3.调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使 用，以使显示的波形稳定。
五.实验报告
1.根据实验观测结果，在同一坐标平面上绘出实验内容1中 的uc和ur(i)的波形，以便比较。 2.根据实验观测结果，在同一坐标平面上绘出实验内容2中 uc和ur(i) 的波形，以便比较。 3.根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形 成条件，阐明波形变换的特征。
图-3 uS
t
3.微分电路 (当t <<T/2,且uR作为响应输出) 光标法测量t.
u
uS
C
uR
uR (i)
t
图- 4
4
三.实验内容
1.RC一阶电路的响应 激励方波信号uS =4V f =1khz 器件： C=0.1F ，电阻R可调。根据方波信号周期，选取R和C的 数值，观察并描绘us和uc的波形。 1.1.零输入响应或零状态响应用光标法测量时间常数并与计算值比较。
RC一阶电路的响应测试(精)
RC一阶电路的响应测试
RC一阶电路的响应测试
一、实验目的
1. 测定 RC 一阶电路的的零输入响应、零状态响应和 全响应波形． ２.掌握有关微分电路和积分电路的概念。
二、实验仪器和设备
1）脉冲信号发生器；2）双踪示波器； 3）动态电路实验板
数控智能函数信号发生器
输出波形选择 参数设定 信号输入输 出接口
显示指示面板
幅值调节
u
0
uc us ( 1 e )
t
t
积 分 电 路
0e , uR ( t ) U s e tU ) U c( uc ( t ) U s e , uR ( t )u e s
t
微 分 t 电 路
uR ( t ) U s e
t
t
四、实验注意事项
t
t
t
1．从电路板上选R=10KΩ, C=6800pF, 。ui为f=1KHz的方波信号，利用示 波器的观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数，按 1：1的 比例描绘波形． 2 ．积分电路：令 (a)R=10 KΩ， C=6800pF,(b)R=10 KΩ， C=0.1μF, 观察 并描绘响应的波形. 3 ．令 (a).C=0.01μF， R=10KΩ,(b) C=0.01μF,R=1MΩ组成微分电路。在 同样的方波激励信号作用下，观测并描绘激励与响应ＵＲ的波形。
零 状 态 响 应
uc us ( 1 e )
uR ( t ) U s e
rc一阶电路的响应测试实验报告
rc一阶电路的响应测试实验报告实验目的，通过实验，了解RC一阶电路对直流电压和交流电压的响应特性，掌握RC一阶电路的响应测试方法及实验步骤。
实验仪器与设备，示波器、信号发生器、电阻箱、电容器、万用表、直流稳压电源、导线等。
实验原理，RC一阶电路是由电阻和电容串联而成的电路。
在实验中，我们将通过对RC电路施加不同的输入信号，观察电路的响应情况，了解电路的频率特性和相位特性。
实验步骤：1. 搭建RC一阶电路。
将电阻和电容串联连接，接入示波器和信号发生器。
调节信号发生器的频率和幅值，使其输出正弦波信号。
2. 测量直流电压响应。
将信号发生器输出直流电压信号，通过示波器观察电路的响应情况。
记录电路的电压响应曲线，并测量电路的时间常数。
3. 测量交流电压响应。
将信号发生器输出交流电压信号，通过示波器观察电路的响应情况。
记录电路的电压响应曲线，并测量电路的频率特性和相位特性。
实验数据与分析：1. 直流电压响应曲线如图所示。
根据实验数据，我们可以得到电路的时间常数τ=RC，其中R为电阻值，C为电容值。
时间常数τ描述了电路对直流信号的响应速度，τ越小，电路的响应速度越快。
2. 交流电压响应曲线如图所示。
根据实验数据，我们可以得到电路的频率特性和相位特性。
当输入信号的频率接近电路的截止频率时，电路的响应幅值将下降，相位延迟将增加。
这表明电路对高频信号的响应能力较弱。
实验结论，通过本次实验，我们深入了解了RC一阶电路对直流电压和交流电压的响应特性。
我们掌握了RC一阶电路的响应测试方法，并通过实验数据分析了电路的时间常数、频率特性和相位特性。
这些知识对于我们理解电路的响应特性，设计滤波器和信号处理器等具有重要的意义。
实验注意事项：1. 在搭建电路时，务必注意电路连接的正确性，避免出现短路或断路等情况。
2. 在测量电路响应时，要注意调节信号发生器的频率和幅值，确保输出信号符合实验要求。
3. 实验过程中要注意安全，避免触电和短路等危险情况的发生。
电路仿真实验报告——RC一阶电路的响应测试
RC 一阶电路的响应测试一．实验目的1.测定RC一阶电路的零输入相应，零状态响应及完全响应2.学习电路时间常数的测定方法3.掌握有关微分电路和积分电路的概念4.进一步学会用示波器测绘图形二．原理说明动态网络的过渡过程是身份短暂的单次变化过程，对时间常数较大的电路，可以用扫描长的余辉示波器观察光点的移动轨迹。
然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测有段数据的，必须使用这种单次变化的过程重复出现。
为此，我们利用信号发生器来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶阶跃信号；方波的下降沿作为零输入响应的负阶阶跃信号。
RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢取决于电路的时间常数。
微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输出信号的周期有着一定得要求。
一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，且由R端作为响应作为输入。
三．实验仪器函数信号发生器*1；双踪示波器*1.四．实验内容及步骤1.按照实验内容在仿真软件上建立好如下电路图：2.设置信号发生器的参数为U=3V，f=1KHz，点击运行，示波器显示如下：3.将示波器接在电阻两端，观察示波器如下：4.令R=10KΏ,C=3300PF，重复上述步骤，示波器显示如下：5.令C=3300PF,R=30KΏ,重复上述测量，示波器显示如下：五．实验总结1，仿真实验与真实实验的差别。
仿真实验是利用计算机编制程序来模拟实验进程的行为。
要进行仿真实验需要大量的参数，还要一个符合真实情况运行的程序。
仿真实验的参数都是通过前人大量的实验得到的。
仿真实验的目的就是节省原料，同时仿真实验的结果和真实实验的结果对照，可以检验各种从实验中归纳出来的定理定律是否正确。
同时实验室做实验的时候存在实验环境的限制，大多数时候的出来的数据与理论存在一定的偏差，因此会对实验结论的得出有一定的影响，在直观性上远不及仿真实验。
RC一阶电路的响应测试实验报告
实验七 RC 一阶电路的响应测试一、实验目的1. 测定RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。
2. 学习电路时间常数的测量方法。
3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。
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单次变化过程。
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出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激励信号。
只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的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 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数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。
根据一阶微分方程的求解得知u c ＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。
当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m 。
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0.632U m 所对应的时间测得，如图13-1(c)所示。
a) 零输入响应(b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路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 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当满足τ＝RC<<2T时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。
因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
如图0.368tttt0.6320000c uuU m c uc uuU m U m U m7-2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
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广东第二师范学院学生实验报告
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。
图3.5.3和图3.5.4分别为响应
C
u 的变化波形图和激励源
i
u 的变化波形图。
图3.5.3 响应u c 的变化规律 图3.5.4 激励源u i 的变化规律
2） 令10R K =Ω，0.01C F μ=，观察并描绘响应的波形，继续增大C 值，定性地观察对响应的影响。
图3.5.5和图3.5.6分别为0.01C F μ=时和1000C pF =时响应C
u 的变化规律波形图。
图 3.5.5
0.01C F μ=时响应C u 的变化规律 图3.5.6 1000C pF =时响应C u 的变化规律
2．微分电路的测量
选择实验箱上R 、C 元件，组成如图3.5.2（a ）所示微分电路，令1R K =Ω，
0.01C F μ=。
在同样的方波激励信号（3m U V =，1f KHz =）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。
图3.5.7为 1R K =Ω时的响应波形图。
图 3.5.7 1R K =Ω时的响应波形
增减R 的值，定性地观察对响应的影响，并作记录。
当R 增至1R M =Ω时，输入输出波形有何本质上的区别？图3.5.8和图3.5.9分别是100R =Ω时和1R M =Ω时的响应波形图。
图 3.5.8 100R =Ω时的响应波形
五、实验报告要求
整理测试结果，得到各种情况下的波形图，并分析其原因。
1.充放电电路的测量 （1）10R K =Ω，3300C pF =
图3.5.3 响应u c 的变化规律 图3.5.4 激励源u i 的变化规律
（2）10R K =Ω
图 3.5.5
0.01C F μ=时响应C u 的变化规律 图3.5.6 1000C pF =时响应C u 的变化规律
原因：当电路参数满足
2T
RC τ=>>
的条件时，则为积分电路。
此电路电容器充
放电进行得很慢，电路R 上的电压近似等于输入电压。
输出电压与输入电压近似地成积分关系。
此时，电路由方波转变成了三角波。
图 3.5.7 1R K =Ω时的响应波形 图 3.5.8 100R =Ω时的响应波形 波形变换特征：R 固定时，当C 增大，时间常数也增大，波形也变的陡一点。
C 固定时，当R 增大，时间常数也增大，波形也变的陡一点。
图 3.5.2 微分电路响应波形。