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
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。
一阶电路的响应测试实验报告
一阶电路的响应测试实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解一阶电路的响应特性，包括零输入响应、零状态响应和全响应，并通过实际测量和数据分析来验证相关理论知识。
二、实验原理一阶电路是指只含有一个储能元件（电感或电容）的线性电路。
在一阶电路中，根据电路的初始状态和外加激励的不同，可以产生不同的响应。
零输入响应是指在没有外加激励的情况下，仅由电路的初始储能所引起的响应。
对于由电阻和电容组成的一阶 RC 电路，当电容初始电压为＼（U_0\），放电过程中电容电压＼（u_C(t)＼）随时间的变化规律为＼（u_C(t) ＝ U_0 e^｛＼frac{t}｛RC}｝＼）。
零状态响应是指在电路初始储能为零的情况下，仅由外加激励所引起的响应。
对于一阶 RC 电路，在充电过程中，电容电压＼（u_C(t)＼）随时间的变化规律为＼（u_C(t) ＝ U(1 e^｛＼frac{t}｛RC}｝）＼），其中＼（U\）为外加电源的电压。
全响应则是电路的初始储能和外加激励共同作用所产生的响应，可以看作零输入响应和零状态响应的叠加。
三、实验设备与器材1、示波器2、信号发生器3、电阻、电容4、实验面包板5、导线若干四、实验步骤1、按照实验电路图在面包板上搭建一阶 RC 电路，选择合适的电阻值＼（R\）和电容值＼（C\）。
2、首先进行零输入响应测试。
给电容充电至一定电压＼（U_0\），然后断开电源，用示波器观察并记录电容电压＼（u_C(t)＼）随时间的变化曲线。
3、接着进行零状态响应测试。
将电容放电至零初始状态，然后接通电源，用示波器观察并记录电容电压＼（u_C(t)＼）随时间的上升曲线。
4、最后进行全响应测试。
给电容充电至某一初始电压，然后接通电源，观察并记录电容电压＼（u_C(t)＼）的变化曲线。
五、实验数据记录与处理1、零输入响应记录的电容电压下降曲线显示，在初始时刻电容电压为＼（U_0 ＝ 5V\），经过一段时间后，电压逐渐下降。
RC一阶电路的响应测试 实验报告
实验六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. 进一步学会用虚拟示波器观测波形。
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6-1（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6-1(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6-1(c)所示。
(a) 零输入响应(b) RC一阶电路(c) 零状态响应图6-14. 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6-2(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6-2若将图6-2(a)中的R 与C 位置调换一下，如图6-2(b)所示，由 C 两端的电压作为响应输出。
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。
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。
实验电路原理说明1. 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iL （0）和电容电压uc（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称为，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t0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。
线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。
含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应与稳态响应之和，实践中认为暂态响应在t=5τ时消失，电路进入稳态，在暂态还存在的这段时间就成为“过渡过程”。
2.CC电接通与断开的过渡过程是基本相同的。
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9-1(b)所示。
根据一阶微分方程的求解得知uc＝Ume如图9-1(c)所示。
-t/RC＝Ume-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所对应的时间测得，1uu UmUmtt 00 c ucR UmUmt00(b) 零输入响应(a) RC一阶电路 (c) 零状态响应图 9-14. 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<<T2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。
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. 学习电路时刻常数的测量方式。
3. 把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。
实验电路原理说明1. 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。
在没有外加鼓励时，仅由t=0零时刻的非零初始状态引发的响应称为零输入响应称为，它取决于初始状态和电路特性（通过时刻常数τ=RC 来表现），这种响应时随时刻按指数规律衰减的。
在零初始状态时仅由在t 0时刻施加于电路的鼓励引发的响应称为零状态响应，它取决于外加鼓励和电路特性，这种响应是由零开始随时刻按指数规律增加的。
线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。
含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也能够为暂态响应与稳态响应之和，实践中以为暂态响应在t=5τ时消失，电路进入稳态，在暂态还存在的这段时刻就成为“过渡进程”。
2. 动态网络的过渡进程是十分短暂的单次转变进程。
要用一般示波器观看过渡进程和测量有关的参数，就必需使这种单次转变的进程重复显现。
为此，咱们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃鼓励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃鼓励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃鼓励信号。
只要选择方波的重复周期远大于电路的时刻常数τ，那么电路在如此的方波序列脉冲信号的鼓励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡进程是大体相同的。
CC3. 时刻常数τ的测定方式:用示波器测量零输入响应的波形如图9-1(b)所示。
依照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)＝。
现在所对应的时刻就等于τ。
亦可用零状态响应波形增加到所对应的时刻测得，如图9-1(c)所示。
(b) 零输入响应 (a) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 9-14. 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。
RC一阶电路地响应测试实验报告材料
RC一阶电路地响应测试实验报告材料实验报告：RC一阶电路的阶跃响应测试
一、实验目的：
1.了解RC一阶电路的结构和工作原理；
2.学习如何测量RC一阶电路的阶跃响应；
3.研究RC一阶电路的频率特性。
二、实验仪器与设备：
示波器、信号发生器、电阻箱、电容、电连接线等。
三、实验原理：
四、实验步骤：
1.将电容C和电阻R依次连接到电路板上；
2.将信号发生器的正弦波输出信号连接到电路的输入端，调节信号发生器的频率为100Hz；
3.用示波器的探头将示波器的CH1通道与电路的输入端相连，观察输入信号的示波图像；
4.用示波器的探头将示波器的CH2通道与电路的输出端相连，观察输出信号的示波图像；
5.记录信号发生器输出信号的幅度和频率；
6.调节信号发生器的频率为1kHz，重复步骤3-5；
7.调节信号发生器的频率为10kHz，重复步骤3-5；
8.记录不同频率下RC一阶电路的输入信号与输出信号的幅度变化。
五、实验数据处理与分析：
1.根据示波器上观察到的输入信号与输出信号的波形，计算输入信号的幅度；
2.根据示波器上观察到的输出信号的波形，计算输出信号的幅度；
3.绘制RC一阶电路的输入信号与输出信号的幅频特性曲线，并进行分析和讨论。
六、实验结论：
1.通过实验观察到的输入信号与输出信号的波形，可以验证RC一阶电路对于阶跃输入信号的响应；
2.RC一阶电路的阶跃响应曲线可以表示电路的时间特性；
3.RC一阶电路在不同频率下的幅频特性曲线可以表示电路的频率特性；
4.实验数据分析表明，RC一阶电路的截止频率与电阻值和电容值有关；。
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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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)＝。
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 7-1
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0.368t
t
C
t
t
0.6320
000+
c u
u
U m c u
c u
u
u
U m U m U m
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7-2(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7-2
若将图7-2(a)中的R 与C 位置调换一下，如图13-2(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。
四、实验内容
实验线路板的器件组件，如图7-3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13-1(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
R=10KΩ，C=6800pF时，激励与响应的变化规律：
（积分电路）
（图a 变化规律）
电容先充电，为零状态响应。
后放电，为零输入响应
时间常数τ=×10-5 s
电阻R不变，减少电容C至3000pF,响应的图像变陡，如下图(b)
(图b)
电阻R不变，增大电容C至8000pF,响应的图像变平缓，如下图
(c)
（图c）
电容C不变，电阻R减小至5KΩ，响应的曲线变陡峭，如下图（d）
(图d)
电容C不变，电阻R增大至20KΩ，响应的曲线变平缓，如下图（e）
（图e）
2. 令R＝10KΩ，C＝μF，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。
令R=10KΩ，C=μF, 激励与响应的变化规律：
R=10KΩ不变，C=μF，继续增大C值，响应曲线变平缓，当电容C大到一定值时候，响应曲线变成直线（如下图）。
3. 令C ＝μF ，R ＝100Ω，组成
如图7-2(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。
令C=μF ，R=100Ω，激励与响应的变化规律如下：
0.01u 1000p
30K
10K
1001K 10K 1M 1000p
6800p
0.01u
0.1u
10K
10m H
4.7m H
0.1u
（微分电路）
(激励与响应的变化规律)
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
当C=μF不变时，增大R值至200Ω，响应曲线变化不明显，如下图：
当C=μF不变时，减小R值至20Ω，响应曲线变化不明显。
R增至1MΩ时，激励与响应的变化规律如下图：
输入波形为方波信号，输出波形接近方波信号。
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、旋钮图7-3 动态电路、选频电路实验板
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
2. 已知RC一阶电路R＝10KΩ，C＝μF，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。
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
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. 根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时u C的变化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。
2. 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。
3. 心得体会及其他。