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2023年实验报告,实验十一,一阶电路暂态过程研究.doc

1、实验报告,实验十一,一阶电路暂态过程研究实验一阶电路暂态过程的研究 一、实验目的 1、 研究一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的规律和特点; 2、 学习一阶电路时间常数的测量方法,了解电路参数对时间常数的影响; 3、 掌握微分电路和积分电路的根本概念。 二、实验设备 1、GDS-1072-U数字示波器 2、AFG 2025函数信号发生器 方波输出 3、EEL-52组件含电阻、电容 三、实验原理 1、 一阶电路的零状态响应 一阶电路如图11-1所示,开关S在1的位置,C0,处于零状态,当开关S合向2的位置时,电源通过R向电容C充电,C称为零状态响应。 变化曲线如图11-2所示,当C上升到所

2、需要的时间称为时间常数,。 2、一阶电路的零输入响应 在图11-1中,开关S在2的位置电路电源通过R向电容C充电稳定后,再合向1的位置时,电容C通过R放电,C称为零输入响应。 输出变化曲线如图11-3所示,当C下降到所需要的时间称为时间常数,。 3、测量一阶电路时间常数 图111电路的上述暂态过程很难观察,为了用普通示波器观察电路的暂态过程,需采用图114所示的周期性方波S作为电路的鼓励信号,方波信号的周期为T,只要满足 ,便可在普通示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。 电阻R、电容C串联与方波发生器的输出端连接,用双踪示波器观察电容电压C,便可观察到稳定的指数曲线,如图11-5所示,在荧光屏

3、上测得电容电压最大值: 取 ,与指数曲线交点对应时间轴的点,那么根据时间轴比例尺扫描时间,该电路的时间常数。 4、 微分电路和积分电路 在方波信号S作用在电阻R、电容C串联电路中,当满足电路时间常数远远小于方波周期T的条件时,电阻两端输出的电压R与方波输入信号S呈微分关系,该电路称为微分电路。当满足电路时间常数远远大于方波周期T的条件时,电容C两端输出的电压C与方波输入信号S呈积分关系,该电路称为积分电路。 微分电路和积分电路的输出、输入关系如图116 、所示。 四、实验内容 实验电路如图11-7所示,图中电阻R、电容C从 EEL-51D组件上选取请看懂线路板的走线,认清鼓励 与响应端口所在的

4、位置;认清、元件的布局及其标称值;各开关的通断位置等,用双踪示波器观察电路鼓励方波信号和响应信号。S为方波输出信号,调节函数信号发生器输出,从示波器上观察,使方波的峰峰值和频率为:P - P2,f=1Hz。 1、 一阶电路的充、放电过程 1测量时间常数 选择EEL-52组件上的、元件,令=3K,0.01,用示波器观察鼓励S与响应C的变化规律,测量并记录时间常数。 2观察时间常数即电路参数R、C对暂态过程的影响 令5k,=0.02,通过双踪示波器观察并描绘电路鼓励和响应的波形,继续增大取0.020.或增大R取10k,定性观察对响应波形的影响。 2、微分电路和积分电路 1积分电路 选择EEL-51

5、D组件上的、元件组成如图11-8电路,令10K,0.F,用双踪示波器观察鼓励S与响应C的变化规律并绘出曲线图。 2微分电路 将图11-8实验电路中的、元件位置互换,组成如图11-9电路,令600,0.0F,用双踪示波器观察鼓励S与响应R的变化规律并绘出曲线图。 图11-8 积分电路示意图 图11-9 微分电路示意图 五、实验本卷须知 1、调节电子仪器各旋钮时,动作不要过猛。实验前,尚需熟读双踪示波器的使用说明,特别是观察双踪时,要特别注意开关,旋钮的操作与调节。 2、信号源的接地端与示波器的接地端是连在一起的称共地,以防外界干扰而影响测量的准确性。但由于他们内部已经“共地,使用时要特别注意因共

6、地使被测电路造成短路。 六、预习与思考题 1、用示波器观察一阶电路零输入响应和零状态响应时,为什么鼓励必须是方波信号? 2、一阶电路的10K,0.01F,试计算时间常数,并根据值的物理意义,拟定测量的方案。 3、在一阶电路中,当、的大小变化时,对电路的响应有何影响? 4、何谓积分电路和微分电路,它们必须具备什么条件?它们在方波鼓励下,其输出信号波形的变化规律如何?这两种电路有何功能? 七、实验报告要求 1、根据实验内容11观测结果,绘出阶电路充、放电时C与鼓励信号对应的变化曲线,由曲线测得值,并与参数值的理论计算结果作比拟,分析误差原因。 2、根据实验内容2观测结果,绘出积分电路、微分电路输出信号与输入信号对应的波形。 3、答复思考题。

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