一阶RC电路的暂态响应
一阶RC电路的暂态响应
实验报告课程名称：电路与电子实验I 指导老师：童梅成绩：__________________ 实验名称：一阶RC电路的暂态响应实验类型：电路实验同组学生姓名：一、实验目的二、实验原理三、实验接线图四、实验设备五、实验步骤六、实验数据记录七、实验数据分析八、实验反思九、仿真部分一、实验目的：1.熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应；2.研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点；3.从响应曲线中求出RC电路时间常数；4.掌握积分电路和微分电路的基本概念。
二、实验原理：1.零输入响应：无外施激励，即输入信号为零，由储能元件的初始储能所引起的响应。
在零输入响应中，U c（0-）=U0，U c=U0*e-t/RC，i=I0*e-t/RC，令τ=RC，称其为一阶电路的时间常数。
如图，令t2-t1=τ，则U c（t2）=e-1*U0*e-t/τ=0.368U c（t1），先在起始点附近确定一点U1，然后确定U2=0.368U1，即U1-U2=0.632U1，然后利用示波器的光标追踪来寻找U2，二者对应的横坐标为t1、t2，τ=t2-t1。
2.零状态响应：换路前储能元件没有初始储能，由外施激励所产生的响应。
在零状态响应中，U c=U s(1-e-t/RC),i=U s/R*e-t/RC，τ=RC为时间常数。
如图，令t2-t1=τ，则U c（t2）=U s（1-0.368e-t1/τ），则U c（t2）-U c（t1）=0.632（U s-U c（t1）），在起始点附近确定一点U1，再通过 U c（t2）-U c（t1）=0.632（U s-U c（t1））确定U2，二者的横坐标分别为t1、t2，τ=t2-t1。
3.全响应状态：外施激励和初始状态共同作用下产生的电路响应。
全响应=零状态响应+零输入响应三者的图像如下：4.方波响应：从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压。
一阶RC电路的暂态响应
一阶RC电路的暂态响应一、实验目的1、观察RC电路的充放电过程及其与时间常数的关系。
2、在微分电路和积分电路中，时间常数与工作脉冲宽度对输出波形的影响。
3、学习低频信号发生器及示波器的使用。
二、实验设备双踪示波器低频信号发生器电工电路基本模块系统三、实验内容说明1、微分电路微分电路在脉冲技术中有着广泛的应用。
图1所示为微分电路，其输出电压u o为：u o=Ri=Rc du c/dt，即输出电压u o与电容两端电压u c对时间的导数成正比。
当电路的时间常数τ=RC很小时，u c»u，则u i=u c+u o≈u c,∴uo≈RCdu i/dt。
图1微分电路原理图即当时间常数τ=RC很小时，输出电压uo近似与输入电压对时间的导数成正比。
所以图1电路称为“微分电路”。
图1所示电路并不是在任何条件下都能起微分作用的。
有无微分作用的关键是时间常数τ与脉冲宽度tp的相对大小。
当τ<<tp时，微分作用显著，输出电压成为双向的尖脉冲，如图2(a)所示。
当τ=tp时，微分作用不显著[见图2（b）]。
当τ>>tp时，输出电压uo的波形基本上与输入电压u i的波形一致，只是将波形向下平移了一段距离，使波形正半周和负半周所包含的面积相等[见图2（c）]。
这时电路成为一般阻容耦合电路。
ui uo tuo ui ui 0t 0t0ttp ←T →00t (a)τ＝tp (b)τ＝tp (c)τ>>tp图2不同时间常数对微分电路输出波的影响2、积分电路将图1中的R ﹑C 的位置对换，便成图3所示的积分电路。
此时输出电压U o 为即输出电压Uo 与电阻两端电压U R 对时间的积分成正比。
当电路的时间常数τ=RC 很大时，U R >>U 0，则Ui=U R +U 0≈U R ,∴即当τ很大时，输出电压Uo 近似与输入电压Ui 对时间的积分成正比。
所以图3电路称为“积分电路”。
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。
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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。
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仿真实验 1 一阶RC电路的暂态响应一、实验目的1.熟悉一阶 RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应；2.研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点；3.掌握积分电路和微分电路的基本概念；4.研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系；5.从响应曲线中求出 RC 电路的时间常数τ。
二、实验原理1、零输入响应（RC 电路的放电过程）：2、零状态响应(RC 电路的充电过程)3.脉冲序列分析(a) τ <<t< p="">(b) τ >T三、主要仪器设备1.信号源2.动态实验单元DG083.示波器四、实验步骤RC 充放1.选择 DG08 动态电路板上的 R、C 元件，令R=1k Ω，C=1000 μF 组成如图所示的电电路，观察一阶 RC 电路零状态、零输入和全响应曲线。
2.在任务 1 中用示波器测出电路时间常数τ，并与理论值比较。
3.选择合适的R 和 C 的值（分别取R=1K Ω ,C=0.1μF； R=10K Ω ,C=0.1 μ F 和R=5 K Ω ,C=1μF），连接 RC 电路，并接至幅值为3V ， f=1kHz 的方波电压信号源，利用示波器的双踪功能同时观察 U c、 U R波形。
4.利用示波器的双踪功能同时观察阶跃响应和冲激响应的波形。
五、实验数据记录和处理一阶电路的零输入响应。
一阶电路的零状态响应从图中可以看出电路的时间常数τ = x=1.000s一阶电路的全响应方波响应（其中蓝线表示U c ，绿线表示 U R ）τ =0.1T时放大后τ=1T 时τ=10T 时阶跃响应和冲激响应</t<>。
一阶rc暂态电路的暂态过程实验报告
一阶rc暂态电路的暂态过程实验报告1. 了解RC电路的基本原理；2. 学习使用示波器观察RC电路的暂态响应过程；3. 通过实验验证RC电路的暂态响应公式。
实验器材：1. 信号发生器；2. 数字示波器；3. 电阻箱；4. 电容器。
实验原理：一阶RC电路是由一个电容和一个电阻串联组成的电路，其电路图如下所示： = V0 ×(1 - e-t/RC)其中，V0为初始电压，t为时间，R为电阻值，C为电容值。
实验步骤：1. 按照电路图搭建RC电路，调节电阻箱和电容器，使得其电路参数符合要求；2. 将示波器的通道1接到电容器上，将通道2接到信号发生器的输出端口；3. 设置信号发生器的正弦波频率为1000Hz，幅值为5V，接通电路；4. 在示波器上观察RC电路的暂态响应过程，并记录观察结果；5. 重新设置信号发生器的正弦波频率为2000Hz，重复步骤4，并记录观察结果。
实验结果：1. 当信号发生器的正弦波频率为1000Hz时，示波器上的V-t曲线如下所示：
4.5 一阶RC 电路的暂态过程分析一、实验目的1．学习用示波器观察和分析RC 电路的响应。
2．了解一阶RC 电路时间常数对过渡过程的影响，掌握用示波器测量时间常数。
3．进一步了解一阶微分电路、积分电路和耦合电路的特性。
二、实验原理1．一阶RC 电路的全响应=零状态响应+零输入响应。
当一阶RC 电路的输入为方波信号时，一阶RC 电路的响应可视为零状态响应和零输入响应的多次重复过程。
在方波作用期间，电路的响应为零输入响应，即为电容的充电过程；在方波不作用期间，电路的响应为零输入响应，即为电容的放电过程。
方波如图4.5.1所示。
图4.5.1 方波电压波形 图4.5.4 测常数和积分电路接线2．微分电路如图4.5.2所示电路，将RC 串联电路的电阻电压作为输出U 0，且满足τ ‹‹ t w 的条件，则该电路就构成了微分电路。
此时，输出电压U 0近似地与输入电压U i 呈微分关系。
dt du RC U i O 图4.5.2 微分电路和耦合电路接线 图4.5.3 微分电路波形微分电路的输出波形为正负相同的尖脉冲。
其输入、输出电压波形的对应关系如图4.5.3所示。
在数字电路中，经常用微分来将矩形脉冲波形变换成尖脉冲作为触发信号。
3．积分电路积分电路与微分电路的区别是：积分电路取RC 串联电路的电容电压作为输出U 0，如图4.5.4所不电路，且时间常数满τ ››t w 。
此时只要取τ＝RC ››t w ，则输出电压U 0近似地与输入电压U i 成积分关系，即⎰≈t i O d u RC U 1积分电路的输出波形为锯齿波。
当电路处于稳态时，其波形对应关系如图3.5.5所示。
注意：U i 的幅度值很小，实验中观察该波形时要调小示波器Y 轴档位。
图4.5.5 积分电路波形 图4.5.6 耦合电路波形4．耦合电路RC 微分电路只有在满足时间常数τ＝RC ‹‹ t w 的条件下，才能在输出端获得尖脉冲。
如果时间常数τ＝RC ››t w ，则输出波形已不再是尖脉冲，而是非常接近输出电压U i 的波形，这就是RC 耦合电路，而不再是微分电路。
一阶RC电路的暂态响应 实验报告
课程名称： 电路与电子技术实验Ⅰ 指导老师： 成绩：______________实验名称： 一阶RC 电路的暂态响应 实验类型：基础规范型实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的与要求1.熟悉一阶RC 电路的零状态响应、零输入响应和全响应。
2.研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。
3.掌握积分电路和微分电路的基本概念。
4.学习从响应曲线中求出RC 电路时间常数τ。
二、实验内容和原理1.零输入响应、零状态响应、全响应零输入响应：指激励为零，初始状态不为零所引起的电路响应。
零状态响应：初始状态为零，而激励不为零所产生的电路响应。
全响应：激励与初始状态均不为零时所产生的电路响应。
2.一阶RC 电路的零输入响应（放电过程） 如图，当开关闭合时，电路中有：)0()(0+-≥=t eU t u RCt C ； )0(-)(0R +-≥=t eU t u RCt)0(RU -)()(0C +-≥==t e R t u t i RC tR变化曲线如图所示，其中时间常数τ可通过以下方法求得：①按照时间常数的定义，τ即为右图中线段AB 。
②如图，在 [t0,uC(t0)]点作uC(t0)的切线，得到次切距CD ，线段CD 即为τ。
3. 一阶RC 电路的零状态响应（充电过程） 如上图，当开关断开时，电路中有：)0()(S +-≥-=t eU U t u RCt S C)0()(-)(C R +-≥==t eU t u U t u RCt S S)0(RU )()(S C +-≥==t e R t u t i RC tR变化曲线如图,计算τ的方法与零输入响应相同。
4.方波响应当方波信号激励加到RC 两端时，只要方波的半周期远大于电路的时间常数，就可以认为方波的上升沿或下降沿到来时，前一边沿所引起的过渡过程已经结束。
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一阶R C电路的暂态
响应
专业：电子信息技术及仪器
姓名：__黄云焜__________
实验报告
学号： 3100100407_______课程名称：__电路原理实验______指导老师：__ 熊素铭______成绩：__________________实验名称：_一阶RC电路的暂态响应____实验类型：________________同组学生姓名：
__________
一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填
三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
一、实验目的
1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。
2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。
3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。
4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。
5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。
二、实验原理
1.电路的过渡过程
2.一阶RC 电路的零输入响应: 激励（电源）为零，由初始储能引起的响应(放电过程)
1)求RC电路时间常数τ
3.一阶RC 电路的零状态响应: 储能元件初始能量为零，在激励（电源）作用下产生的
响应。
1)求RC电路时间常数τ
4.一阶RC 电路的全响应: 非零起始状态的电路受到外加激励所引起的响应。
5.
一阶RC 电路的方波响应: 从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或者不断为高低值）。
6.微分电路和积分电路
1)微分电路:如图(1)RC电路，当输出电压取自电阻两端时，对于高频信号，可用作耦合
电路，而对于低频信号则可实现微分运算。
2)
积分电路
:如图(2)RC电路，当输出电压取自电容两端时，对于高频信号，可实现积分运算。
图（1）图（2）
7.冲激响应、阶跃响应及其关系：阶跃响应是阶跃函数激励下的零状态响应；冲激响应
是冲激函数激励下的零状态响应；冲激响应是阶跃响应的导数；
三、实验内容及数据记录分析
1.利用DG08动态电路板上的R、C元件组成RC充、放电电路，在示波器上观察零输
入响应、零状态响应和全响应曲线，测取电路时间常数τ (与理论值比较)。
1)观察的曲线图如下
零输入响应曲线零状态响应曲线全响应曲线
2)计算电路时间常数τ
2.选择合适的R、C值组成微分电路和积分电路，接入方波电压信号源，在示波器上观
察比较输入、
输出波形；比较改变时间常数后波形的变化情况。
信号源电压US = 3V , 频率 f= 1000Hz (保持不变)。
注：CH1为输出端；CH2为输入端；CH2-CH1为另外一个输出端
1)微分电路 T >> τ；R = 1 kΩ；C =0.1 μF
CH1
微分电路图
CH2 CH2-CH1
2)T = τ； R = 10 kΩ； C =0. 1 μF
CH1 CH2
CH2-CH1 积分电路图
3)积分电路 T << τ； R = 10 kΩ；C =1 μF
CH1 CH2 CH2-CH1 3)由以上三种情况的比较可知：
实验报告（仿真部分）
一、仿真内容：
1.记录一阶RC电路充放电时电容电压和电流的变化曲线，由曲线测得时间常数，并与理
论值比较。
2.记录积分电路和微分电路输入和输出波形；记录τ =0.1T、τ =T 和τ =10T、三种情况下
的波形。
二、仿真记录：
1.设计如下图的电路，进行仿真：
所得曲线图如下：
零输入响应零状态响应全响应
并用原理中的方法来计算，得到的时间常数τ=1.00，与理论值相符。
2.积分电路和微分电路输入和输出波形如下：
第一种情况：τ =0.1T；电路图如下：
相应输入输出图形如下：
Us U C U R 第二种情况：τ = T；电路图如下：
相应输入输出图形如下：
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Us U R
U C
第三种情况：T = 10
τ；电路图如下：
相应输入输出图形如下：
Us U R U C。