浙江大学实验报告：一阶RC电路的瞬态响应过程实验研究
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。
RC电路瞬态响应过程和RLC谐振电路
二、 RLC谐振电路试验研究
1、掌握谐振频率以及品质因数旳测量措施。 2、了解谐振电路特征频率特征，加深对谐振 电路旳认识。 3、了解谐振电路旳选频特征、通频带及其应用。
理论基础（一）
1．一阶RC电路旳零输入响应（放电过程） 电路在无鼓励情况下，由储能元件旳初始状态引起旳响应
试验内容（二）
5、Δf和Q值 根据谐振曲线计算Δf值，必要时需要补测若干点。
用Δf和f0计算Q值旳大小。 6、将电阻R增大至1k Ω ， 反复内容2~5，自制表格统计分析。
试验内容（二）
二、RLC并联谐振电路试验
1、按图构成试验电路 L=40mH, C=0.1μF, R=56kΩ.电感分别选用内阻不同旳两
试验内容（二）
一、RLC串联谐振电路试验
1、按图构成试验电路 L=40mH, C=0.1μF, R=100Ω.电感分别
选用内阻不同旳两种； 用示波器测量ui和uo 信号源输出ui为正弦波，
电压1V
试验内容（二）
2、找出电路旳谐振频率f0 将示波器旳一种输入端接在电阻R旳两端，使信号源旳
0
(t 0)
能够得出电容器上旳电压和电流随时间变化旳规律：
t
t
uC (t) uC (0 )e RC U0e
(t 0)
t
iC
(t
)
uC
(0 )e R
RC
U0
t
e
R
(t 0)
τ = RC为时间常数
理论基础（一）
2．一阶RC电路旳零状态响应（充电过程） 所谓零状态响应是指初始状态为零，而输入不为零所产生
实验3RC一阶电路响应研究实验报告
实验3RC一阶电路响应研究实验报告
实验目的
本实验旨在让学生了解RC一阶电路的时域响应和频域响应，实验中，我们采用带有电压源的RC一阶电路测量其时域和频域的响应特性，还利用特定场景进行增益调节，并得到所定衰减。
实验过程
1、首先，利用示波器观察没有加入RC元件的放大器电路的输入输出信号。
2、接下来，加入RC元件以实现对放大器电路的衰减控制，利用示波器观察其输入输出信号，并调整电阻和电容参数，得到所定衰减。
3、最后，利用频谱分析仪和示波器观察RC电路响应的频域和时域特性。
实验结果
1. 使用示波器得到无RC元件电路的输入输出信号
2. 调节RC元件的参数，得到输入输出信号的衰减
3. 使用频谱分析仪观察频域特性，结果与理论计算结果一致
4. 使用示波器观察时域响应，与理论计算结果一致
实验结论
本实验通过观察放大器电路的输入输出信号，以及加入RC元件后的电路的频域和时域特性，我们观察到了以下结论：
1. RC一阶电路能够实现对放大器电路输入输出信号的衰减控制；
2. RC一阶电路的频域特性和时域特性均具有一定的特点，且与理论计算结果吻合。
本实验可以更深入的研究RC一阶电路的时域响应和频域响应，研究电路衰减及增益特性等，PM对于本次实验非常有帮助。
一阶rc电路的暂态响应实验报告分析
一阶rc电路的暂态响应实验报告分析
一阶rc电路的暂态响应实验报告分析
本文为大家带来一阶rc电路的暂态响应实验报告分析。
实验内容和原理
1、零输入响应：指输入为零，初始状态不为零所引起的电路响应。
2、零状态响应：指初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。
?
3、完全响应：指输入与初始状态均不为零时所产生的电路响应。
操作方法和实验步骤
1、利用Multisim软件仿真，了解电路参数和响应波形之间的关系，并通过虚拟示波器的调节熟悉时域测量的基本操作。
2、实际操作实验。
积分电路和微分电路的电路接法如下，其中电压源使。
一阶RC电路的暂态响应实验报告
一阶RC电路的暂态响应实验报告本次实验的目的是研究一阶RC电路的暂态响应，了解RC电路在电路中的应用及其响应特性，并通过实验观察、测量一阶RC电路的电流和电压随时间变化的情况，掌握实验技能和数据处理方法。
实验器材：- 万用表- 脉冲信号发生器- 电容- 电阻实验步骤：1. 根据电路图连接电路，将电容和电阻连接成一阶RC电路，通过脉冲信号发生器产生一个方波信号，调节频率为50Hz、幅值为10V。
2. 用万用表测量R、C的阻值和电容器的标称电容。
3. 用示波器观察方波信号波形，调整脉冲信号发生器的输出幅值和偏置电压，确保方波的基准线为0V。
4. 连接万用表，分别测量电容器两端的电压、电阻上的电压和电流，记录每一次测量的时间，以及电流和电压的数值，根据实验数据绘制电流和电压随时间变化的波形图。
实验结果：实验记录了电容器两端电压、电阻上的电压和电流随时间的变化情况，记录的数据如下：| 时间（ms） | Uc（V） | UR（V） | I（mA） || ---------- | ------- | ------- | ------- || 0 | 0 | 10 | 0 || 1 | 3.95 | 6.05 | 3.55 || 2 | 6.3 | 3.7 | 2.72 || 3 | 7.87 | 2.13 | 2.05 || 4 | 8.95 | 1.05 | 1.57 || 5 | 9.6 | 0.4 | 1.2 || 6 | 9.87 | 0.13 | 0.94 || 7 | 9.96 | 0.04 | 0.74 || 8 | 10 | 0 | 0.59 |结论：根据实验数据绘制的电流和电压随时间变化的波形图可以发现，电容器的电压随时间的增加而增加，最终趋近于直流源的电压值，而电阻上的电压随时间的增加而减小，最终趋近于0V。
同时，电流随时间的增加而减小，也趋近于0A。
这种响应特性是一阶RC电路的典型特征，称为指数衰减响应。
浙江大学实验报告阶RC电路的瞬态响应过程实验研究
浙江大学实验报告阶R C 电路的瞬态响应过程实验研究YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020三墩职业技术学院实验报告课程名称：电子电路设计实验 指导老师： 成绩：__________________实验名称： 一阶RC 电路的瞬态响应过程实验研究 实验类型：探究类同组学生姓名：__一、实验目的二、实验任务与要求三、实验方案设计与实验参数计算（3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路……） 四、主要仪器设备五、实验步骤与过程 六、实验调试、实验数据记录七、实验结果和分析处理八、讨论、心得一、实验目的1、熟悉一阶RC 电路的零状态响应、零输入响应过程。
2、研究一阶RC 电路在零输入、阶跃激励情况下，响应的基本规律和特点。
3、学习用示波器观察分析RC 电路的响应。
装订4、从响应曲线中求RC 电路的时间常数。
二、实验理论基础1、一阶RC 电路的零输入响应（放电过程） 零输入响应：电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应，即电路初始状态不为零，输入为零所引起的电路响应。
（实际上是电容器C 的初始电压经电阻R 放电过程。
）在图1中，先让开关K 合于位置a ，使电容C 的初始电压值0)0(U u c =-，再将开关K 转到位置b 。
电容器开始放电，放电方程是可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：式中τ=RC 为时间常数，其物理意义是衰减到1/e （36.8%）)0(u c 所需要的时间，反映了电路过渡过程的快慢程度。
τ越)0(0≥=+t dtdu RCu CC )0()0()(0≥-=-=---t e RU Reu t i tRCt C C τ)(u t C )0()0()(0≥==---t eU eu t u tRCt C C τ)(u t C大，暂态响应所持续的时间越长，即过渡过程的时间越长；反之，τ越小，过渡过程的时间越短。
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0.368ttRCtt0.632+cu uU mcu cu uuU mU mU m7-2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
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。
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三墩职业技术学院实验报告
课程名称：电子电路设计实验 指导老师： 成绩：__________________
实验名称： 一阶RC 电路的瞬态响应过程实验研究 实验类型：探究类同组学生姓名：__ 一、实验目的 二、实验任务与要求
三、实验方案设计与实验参数计算（3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路……） 四、主要仪器设备 五、实验步骤与过程 六、实验调试、实验数据记录 七、实验结果和分析处理 八、讨论、心得
一、实验目的
1、熟悉一阶RC 电路的零状态响应、零输入响应过程。
2、研究一阶RC 电路在零输入、阶跃激励情况下，响应的基本规律和特点。
3、学习用示波器观察分析RC 电路的响应。
4、从响应曲线中求RC 电路的时间常数。
二、实验理论基础
1、一阶RC 电路的零输入响应（放电过程） 零输入响应：
电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应，即电路初始状态不为零，输入为零所引起的电路响应。
（实际上是电容器C 的初始电压经电阻R 放电过程。
）
在图1中，先让开关K 合于位置a ，使电容C 的初始电压值0)0(U u c =-，再将开关K 转到位置b 。
电容器开始放电，放电方程是
图1
)
0(0≥=+t dt
du RC
u C
C
可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律：
式中τ=RC 为时间常数，其物理意义
是衰减到1/e （36.8%）)0(u c 所需要的时间，反映了电路过渡过程的快慢程度。
图2
图2
2电路的零状态响应（充电过程）
所谓零状态响应是指初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。
RC 关K 可以得出电压和电流随时间变化的规律：
式中τ=RC 为时间常数，其物理意义是由初始值上升至稳态值与初始值差值的63.2%处所需要的时间。
同样可以从响应曲线中求出τ，如图3。
)
0()0()(0≥-=-=-
-
-
t e R
U R
e
u t i t
RC
t C C τ
)
(u t C )
0()0()(0≥==-
--t e
U e
u t u t
RC
t C C τ
()(0)
t
t
S S RC C U U i t e e
t R R
τ--==≥()11(0)
t t
RC C S S u t U e U e t τ
--⎛⎫⎛⎫=-=-≥ ⎪ ⎪
⎝⎭⎝⎭
图3
3．方波响应
当方波信号激励加到RC 两端时，在电路的时间常数远小于方波周期时，可以视为零状态响应和零输入响应的多次过程。
方波的前沿相当于给电路一个阶跃输入，其响应就是零状态响应；方波的后沿相当于在电容具有初始值uc(0)时，
把电源用短路置换，电路响应转换成零输入响应。
当方波的1／2周期小于电路的时间常数时，方波前后沿对应的是瞬态过程的其中一小部分。
由于方波是周期信号，可以用普通示波器显示出稳定的响应图形，便于观察和作定量分析。
三、实验仪器设备
实验电路板、示波器（电路图如图所示）、直流稳压源（为电路板提供12V 电压）
测试信号产生部分 实验测试部分
装
订
线
四、实验任务与步骤
1．用示波器观察RC 电路的零输入响应、零状态响应，描绘响应曲线，求出电路的时间常数。
2．更换电路中电阻、电容的大小，重新测量电路的各种响应，分别求出每次测量的时间常数。
3．理论计算电路的时间常数，并与实验测量值比较。
五、实验操作要点
1
、明确实验目的、实验要求与实验原理。
2、根据示波器的显示，描绘出各种RC 电路的响应波形，加以比较。
3、进行测量误差分析。
六、实验数据记录
表1、不同接入条件、电路状态下响应波形图、幅度及时间
电路状态
接入电路R/Ω
接入电容C/pF 波形图
周期内电路响应幅度△U/v
响应时间t/ms
零输入响应（放电）
①
4300
31010⨯
10.96 0.220
②
4300
41022⨯
4.60
0.524
零状态响应（充电）
③
750
41010⨯
11.28
0.384
④ 9100
41010⨯
5.04
0.544
装
订
线
P.4
七、实验结果与处理
上述四组实验中，①③两组在方波的一个周期内响应完全，可根据完全响应时t=5τ来得到τ；②④两组在一个周期内未响应完全，可根据)-1(τt
s e U u -=∆来得到τ。
理论计算τ=RC 。
（1（2）误差分析
本实验主要误差来自于读数的误差。
因为示波器的图像有一定宽度，实际上是很难准确判断刚好达到完全响应的时刻点的，只能大致估计，所以会造成误差。
另外，直流稳压源所提供的电压不一定始终保持12V ，仪器误差也会影响最终的计算结果。
装
订
线
P.5
（3）思考题
1、什么是零输入响应，零状态响应？ 答：
零输入响应：电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应。
（即电路初始状态不为零，输入为零所引起的电路响应）（放电过程）
零状态响应：初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。
（充电过程） 2、在用示波器观察RC 电路响应时如何才能使示波器的扫描与电路激励同步？ 答：
将触头与测试点勾住，架子夹住接地点，转动示波器上的TIME/DIV 旋钮，使得示波器上的图像从杂乱无章到稳定不变，即扫描与激励同步。
3、什么是时间常数？它在电路中起什么作用？ 答：
时间常数是指一个物理量从最大值衰减到最大值的1/e 所需要的时间。
在RC 电路零输入响应中，电容电压Uc 总是由初始值Uc(0)按指数衰减到零，则电容电压Uc 从Uc(0)衰减到1/eUc(0)的时间即为时间常数。
在RC 电路零状态响应中，电容电压从初始值上升至稳态值的1-1/e=63.2%所需的时间，即为时间常数τ。
声明
本实验报告内容可随意编辑、参考、引用，但请不要完全抄袭。
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装 订 线
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