1、实验报告实验报告,实验十一实验十一,一阶电路暂态过程一阶电路暂态过程研究研究 实验 一阶电路暂态过程的研究一、实验目的、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基本概念。二、实验设备、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、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
2、。变化曲线如图 11-2 所示,当C 上升到所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 作为电路的激励信号,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
3、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,则根据时间轴比例尺(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
4、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,认清激励 与响应端口所在的位置;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激励(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,用示波器观察激励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
5、器观察并描绘电路激励和响应的波形,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-51D 组件上的、元件组成如图 11-8 电路,令10K,0.F,用双踪示波器观察激励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,用双踪示波器观察激励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、实验注意事项 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
6、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地使被测电路造成短路。六、预习与思考题、用示波器观察一阶电路零输入响应和零状态响应时,为什么激励必须是方波信号?2、已知一阶电路的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。、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?这两种电路有何功能?七、实验报告要求1、根据实验内容 1(1)观测结果,绘出阶电路充、放电时C 与激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较,分析误差原因。、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、回答思考题。