实验七 RC一阶电路的响应

一、实验目的

1. 观察RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2. 观察电路时间常数对变化快慢的影响。 3. 理解有关微分电路、积分电路的概念。 二、原理说明

1. 动态网络的暂态过程是十分短暂的单次变化过程，要用普通示波器观察暂态过程，必须使这种单次的变化过程重复出现。为此，可以利用信号发生器输出方波信号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，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暂态过程是基本相同的。

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. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路组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

T冲的重复激励下，当满足时，（T为方波序列脉冲的重复周期），且由

2R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电压与输入信号电压的微分成正比。利用微分电路可以将方波转变为尖脉冲。

若将R与C的位置调换一下，由C两端的电压作为响应输出，且当电路参数

T满足RC，则电路称为积分电路，因为此时电路的输出信号电压与

2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，微分电路和积分电路均起着波形变化的作用，请在实验过程中仔细观察与记录。 三、实验设备

1. 函数信号发生器 2. 双踪示波器 四、实验内容

1. 取R=1K，C=5μF，组成RC充放电电路，函数信号发生器作为激励源，其设置如下：

Waveforms:方波 Frequency:30HZ DutyCycle:50% Amplitude:3V Offset:3V

激励电压和响应电压分别连至示波器的两个输入端。观察激励与响应的变化规律，请大致测出时间常数和脉冲信号周期。

少量改变电容值或电阻值，定性观察对响应的影响，记录观察到的现象。

2. 增大R，观察并描绘响应的波形，继续增大C的值，定性地观察对响应的影

响。

3. 令C=1μF，R=500Ω，信号频率100HZ，组成微分电路，观察并描绘激励与响应的波形。增减R的值，定性地观察对响应的影响，并作记录。 五、实验注意事项

使用双踪示波器观察激励与响应波形时，注意扫描速度、幅度等的选择与调节。 六、预习思考题

1. 什么样的电信号可以作为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=1K，C=5μF，试计算时间常数，并根据时间常数的物理意义，拟定测量时间常数的方案。

3. 什么是微分电路和积分电路，它们必须具备什么条件？在方波序列脉冲的激励下，其输出波形的变化规律如何？这两种电路有什么功能？ 七、实验报告

1. 零状态响应、零激励响应、全响应、积分电路实验

实验电路

XSC1GTXFG1ABR11kOhm C15uF

零状态响应、零激励响应电路参数及激励电压、输出电压波形：

积分电路参数及激励电压、输出电压波形：

微分电路实验 实验电路

XSC1GTXFG1ABC11uF R1500 Ohm

电路参数及激励电压、输出电压波形：

2. 实验结论

在零状态响应中，电容器充电；在全输入响应中，电容充电后放电；其中，电压不能突变，电流可以突变。

信息学院：信技2班 学号：1121300099 姓名：张金鹏 实验日期：2012-12-17