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1rc一阶电路的响应测试
实验1 RC 一阶电路的响应测试［实验目的］1. 测定RC 一阶电路的零状态响应和零输入响应，并从响应曲线中求出RC 电路时间常数τ。
2. 熟悉用一般电工仪表进行上述实验测试的方法。
［实验原理］图1所示电路的零状态响应为τtS e R U i -= )1(τt S c e U u --=式中，τ=RC 是电路的时间常数。
图2所示电路的零输入响应为τtS e R U i -= τt S c eU u -=在电路参数，初始条件和激励都已知的情况下，上述响应得函数式可直接写出。
如果用实验方法来测定电路的响应，可以用示波器等记录仪器记录响应曲线。
但如果电路时间常数τ足够大（如10秒以上），则可用一般电工仪表逐点测出电路在换路后给定时刻的电流或电压值，然后画出i(t)及u c (t)的响应曲线。
图3 根据实验所得响应曲线，确定时间常数τ的方法如下：1．在图3中曲线任取两点（t 1，i 1）和（t 2，i 2），由于这两点都满足关系式：τtS e R U i -=所以可得时间常数：)/(2112i i l t t n -=τ1 2 EF ⅰ ⅰ tU S2．在曲线上任取一点D ，作切线DF 及垂线DE ，则次切距为ττα==-==)1()/(i idt di i tg DE EF3．根据时间常数的定义也可由曲线求τ。
对应于曲线上i 减小到初值I 0=U S /R 的36.8%时的时间即为τ。
t 为不同τ时i 为I 0的倍数如下表：［实验内容］1.测定RC一阶电路零状态响应，接线如图4所示：图中C为4700μf/50V大容量电解电容器，实际电容量由实验测定τ后求出C=τ/R，因电解电容器的容量误差允许为-50%至+100%，且随时间变化较大，以当时实测为准。
另外，电解电容器是有正负极性的，如果极性接反漏电流会大量增加甚至会因内部电流的热效应过大而炸毁电容器，使用时必须特别注意！测定i C=f（t）曲线步骤：1）闭合开关K，mA表量限选定20mA。
multisim 电路仿真 1 RC一阶电路的响应测试
测定含受控源时RC一阶电路的响应，
2、原理说明
当电路中含有储能元件，即含有电感和电容元件，这类元件的电压和电流关系式微分，积分关系而不是代数关系，因此根据基尔霍夫定律和元件特性方程所列写的电路方程，是以电流或电压为变量的微分方程。电容在直流电路中相当于断路，电感相当于短路。
实例电路图如下图所示：
multisim电路仿真rc一阶电路的响应测试一rc一阶电路的响应测试1实验目的测定含受控源时rc一阶电路的响应2原理说明当电路中含有储能元件即含有电感和电容元件这类元件的电压和电流关系式微分积分关系而不是代数关系因此根据基尔霍夫定律和元件特性方程所列写的电路方程是以电流或电压为变量的微分方程
一、RC一阶电路的响应测试
3、仿真模拟验证
（b）直流电压单独作用
电
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。
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。
实验报告RC一阶电路的响应测试
实验报告实验题目：RC 一阶电路的响应测试实验目的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。
实验原理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)＝。
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U m 所对应的时间测得，如图1(c)所示。
(a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 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，这就是一个微分电路。
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2(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
(a) 微分电路 (b) 积分电路图2若将图2（a ）中的R 与C 位置调换一下，如图2（b ）所示，由 C 两端的电压作为响应输出。
电路原理实验RC一阶电路的响应测试
电路原理实验RC一阶电路的响应测试RC一阶电路是由电阻R和电容C组成的电路。
它是一种常见的滤波电路，可以用于对信号进行滤波和延时等处理。
本实验将对RC一阶电路的响应进行测试，包括频率响应和时间响应两个方面。
一、频率响应测试频率响应测试可以了解RC一阶电路对不同频率信号的响应情况，即电路的频率特性。
我们可以通过改变输入信号的频率，测量输出信号的幅值和相位，从而绘制出RC电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。
实验步骤如下：1.搭建RC一阶电路实验电路。
将电容C和电阻R按照串联的方式连接，接入信号发生器的输出端，然后将电路的输出端连接到示波器上。
确保电路接线正确，电容C和电阻R的数值符合实验要求。
2.打开信号发生器和示波器，将信号发生器的频率调节到最低，幅值调节到合适的范围内。
3.逐步增加信号发生器的频率，同时观察示波器上输出信号的幅值和相位。
记录下不同频率下的输出幅值和相位数据。
4.根据记录的数据，绘制RC电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。
可以选择使用半对数坐标系或对数坐标系进行绘制，以更清晰地展示电路的频率特性。
二、时间响应测试时间响应测试可以了解RC一阶电路对输入信号的响应速度和衰减情况。
我们可以通过输入一个脉冲信号或方波信号，观察输出信号的波形，从而了解RC电路的时间特性。
实验步骤如下：1.搭建RC一阶电路实验电路。
将电容C和电阻R按照串联的方式连接，接入信号发生器的输出端，然后将电路的输出端连接到示波器上。
确保电路接线正确，电容C和电阻R的数值符合实验要求。
2.打开信号发生器和示波器，将信号发生器的频率调节到适当的范围内，幅值调节到合适的范围内。
3.输入一个脉冲信号或方波信号，观察示波器上输出信号的波形。
记录下输出信号的上升时间、下降时间和衰减时间等数据。
4.根据记录的数据，分析RC电路的时间特性。
可以计算RC电路的时间常数，即RC的乘积，进一步了解电路的响应速度和衰减情况。
总结：通过频率响应测试和时间响应测试，我们可以全面了解RC一阶电路的响应特性。
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实验题目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2-16（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2-16(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2-16(c)所示。
τ
t
t
0.632
c
u
u
U m
c
u
U m
图 2-16 (a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应
4.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<<2
T
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2-17(a)所示。
利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
图2-17 (a)微分电路 (b) 积分电路
若将图2-17(a)中的R 与C 位置调换一下，如图2-17(b)所示，由 C 两端的
电压作为响应输出，且当电路的参数满足τ＝RC>>2
T
，则该RC 电路称为积分
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。
利用积分电路可以将方波转变成三角波。
从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。
三、实验设备
四、实验内容
实验线路板的器件组件，如图2-18所示，请认清R 、C 元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。
1.从电路板上选R ＝10K Ω，C ＝6800pF 组成如图2-16(b)所示的RC 充放电电路。
u i 为脉冲信号发生器输出的U m ＝3V 、f ＝1KHz 的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源u i 和响应u C 的信号分别连至示波器的两个输入口Y A 和Y B 。
这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数τ，并用方格纸按1:1 的比例描绘波形。
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。
C
2.令R＝10KΩ，C＝0.1μF，观察并描绘响应的波形，继续增大C 之值，定性地观察对响应的影响。
3.令C＝0.01μF，R＝100Ω，组成如图2-17(a)所示的微分电路。
在同样的方波激励信号（Um＝3V，f＝1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。
增减R之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。
当R增至1MΩ时，输入输出波形有何本质上的区别？
图2-18 动态电路、选频电路实验板
五、实验注意事项
1.调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。
实验前，需熟读双踪示波器的使用说明书。
观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。
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.示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。
六、预习思考题
1.什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励源？
阶跃信号可作为RC一阶电路零输入响应激励源；脉冲信号可作为RC一阶电路零状态响应激励源；正弦信号可作为RC一阶电路完全响应的激励源。
2.已知RC一阶电路R＝10KΩ，C＝0.1μF，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ的方案。
τ=RC=10000×0.00000001=10-3s
RC电路的时间常数的物理意义是电容的电压减小到原来的1/e需要的时间测量方法就是用RC一阶电路的电路图,加入输入信号,将输出信号的波形画出来,再根据下降的波形,找到U=0.368Um的那点,再对应到横坐标的时间,就是时间常数
3.何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？
积分电路：输出电压与输入电压的时间积分成正比的电路；
微分电路：输出电压与输入电压的变化率成正比的电路；
应具备的条件：在一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的激励下，当电路的参数t=RC>>T/2，即为积分电路；在在一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的激励下，当电路的参数t=RC<<T/2，即为微分电路。
在方波序列脉冲的激励下，积分电路的输出信号波形在一定条件下成为三角波；而微分电路的输出信号波形为尖脉冲波。
功用：积分电路用于波形转换，放大电路失调电压的消除，反馈控制中的积分补偿等。
微分电路主要用于脉冲电路，模拟计算机和测量仪器中。
4.预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。
七、实验报告
1、总结实验结果：少量改变电容值或电阻值时发现：当电容值或电阻值增大时，放电过程和充电过程的时间变长；当电容值或电阻值减小时，放电过程和充电过程的时间变短。
实验误差分析：1、仪器精确度问题；
2、实验读数时存在误差；
3、函数信号发生器的输入电压不稳定等。
2、实验归纳：根据实验观测的结果，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。
条件：积分电路应满足条件t=RC>>T/2；
微分电路应满足条件t=RC<<T/2；
波形变换特征：R固定时，当C增大，时间常数t也增大，波形也变得陡一点；
C固定时，当R增大，时间常数t也增大，波形也变得陡一点。
3、心得体会：此实验的原理较为复杂，不过通过具体的操作和实验现象，也让
得我对于其中的原理有进一步的了解，这就是理论联系实际吧。