实验九实验报告(一)--一阶动态电路的响应测试

实验九 ：一阶动态电路的响应测试（一）

一、实验目的：

1. 测定RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应。

2. 学习电路时间常数的测量方法。 二、实验内容：

在面包板上搭建RC 电路，用开关控制零输入和零状态，用示波器观察其响应过程。 三、实验环境：

面包板一个，电路箱一个，单刀双掷开关一个，导线若干，电阻一个（100k Ω），DS1052E 示波器一台，电解电容一个（10μF ）。 四、实验原理：

1.零输入与零状态：

电路中某时刻的电感电流和电容电压称为该时刻的电路状态。t=0时电感的初始电流

i L （0）和电容电压u c （0）称为电路的初始状态。

在没有外加激励时，仅由t=0零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应，它取决于初始状态和电路特性（通过时间常数τ=RC 来体现），这种响应时随时间按指数规律衰减的。

在零初始状态时仅由在t 0时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应，它取决于外加激励和电路特性，这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。

2. 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下图所示, 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τ.

零输入响应 零状态响应

3.RC 一阶响应电路图：

VDD

τ

τ

4.仿真波形图：

五、实验数据：

实验波形图：

六、数据分析总结：

1.τ的测量：

根据u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ:

充电过程：当t＝τ时,u2=0.632u1;

放电过程：当t＝τ时,u2=0.368u1;

可得：ΔU=2.93V

•零输入响应：

τ= t2- t1=960ms

•零状态响应:

τ= t1- t2=1.04s

2.误差分析：

（1）示波器测量ΔU有误差；

（2）电容正负极接反也会导致误差；

3.总结：τ的大小能大致描述充放电的快慢。