概述
1..测量时间常数
2..微分电路,积分电路
(a)微分电路
(b)积分电路
时间常数
的测量
R=4K
R=1K
R=6K C=0.22U
R=1K
R=1K
三、误差分析
1)实验过程中的读数误差 2)仪器的基本误差
3)导线连接不紧密产生的接触误差
四、实验总结
在RC一阶电路的R=2k,C=0.047u中理论值t=RC=0.094MS,在仿真实验中t=0.093.5ms 其相对误差为r=0.0005/0.094*100%=0.531%<5% 在误差允许的范围内测得的数值可以采用。
当T=t时,Uc(t)=0.368Us,此时所对应的时间就是t,亦可用零状态响应波形增长到0.632Us所对应的时间测量。
在RC的数值变化时,即t=RC也随之变化,t越小其响应变化就越快,反之越慢。 积分电路的形成条件:一个简单的RC串联电路序列脉冲的重复激励下,当满足t=RC>>T/2条件时,且由C端作为响应输出,即为积分电路。
积分电路波形变换的特征:积分电路可以使输出方波转换成三角波或斜波。积分电路可以使矩形脉冲波转换成锯齿波或三角波。
稍微改变电阻值或增大C值,RC值也会随之变化,t越大,锯齿波的线性越好。
实验 一阶电路暂态过程的研究
一、实验目的
1、研究RC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
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、RC一阶电路的零状态响应
RC一阶电路如图11-1所示,开关S在‘1’的位置,uC=0,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,uC(t)称为零状态响应。
变化曲线如图11-2所示,当uC上升到所需要的时间称为时间常数,。
2、RC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,uC(t)称为零输入响应。
输出变化曲线如图11-3所示,当uC下降到所需要的时间称为时间常数,。
3、测量RC一阶电路时间常数
图11-1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11-4所示的周期性方波uS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端连接,用双踪示波器观察电容电压uC,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t轴的x点,则根据时间t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uS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uR与方波输入信号uS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uC与方波输入信号uS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11-6
(a)、(b)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),用双踪示波器观察电路激励(方波)信号和响应信号。uS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:VP
-
P=2V,f=1kHz。
1、RC一阶电路的充、放电过程
(1)测量时间常数τ
选择EEL-52组件上的R、C元件,令R=3KΩ,C=0.01μF,用示波器观察激励uS与响应uC的变化规律,测量并记录时间常数τ。
(2)观察时间常数τ(即电路参数R、C)对暂态过程的影响
令R=5kΩ,C=0.02μF,通过双踪示波器观察并描绘电路激励和响应的波形,继续增大C(取0.02μF~0.1μF)或增大R(取10kΩ),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R、C元件组成如图11-8电路,令R=10KΩ,C=0.1μF,用双踪示波器观察激励uS与响应uC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R、C元件位置互换,组成如图11-9电路,令R=600Ω,C=0.01μF,用双踪示波器观察激励uS与响应uR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
1、用示波器观察RC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RC一阶电路的R=10KΩ,C=0.01μF,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、在RC一阶电路中,当R、C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RC—阶电路充、放电时UC与激励信号对应的变化曲线,由曲线测得τ值,并与参数值的理论计算结果作比较,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、回答思考题。
实验报告
课程:__________实验名称:__________
日期:___________完成者:_______合作者:_________
一、 实验目的:
二、 实验设备:
三、 实验原理:
四、 实验内容及步骤:
五、 实验结果分析:
六、 思考题的回答:
学号姓名(邮址)《电路分析》实验1
实验一
一、实验目的:
1.
2.
二、实验内容:
1.
2.
三、实验总结
四、实验要求
1. 提前预习、实验前作好设计准备,并随时接受实验指导老师检查。
2. 实验结束时,完成所有实验内容,并演示说明设计要点,提交电子版实验报告,
并由实验指导老师检查登记。
五、思考题
1.三极管工作在放大状态的条件是什么?
2.三极管的三个极的电流关系是什么样的?
3.试设计方案验证三极管的微变小信号等效电路。
【注:
1、页眉中将红色的“学号”、“姓名”和“邮址”改为你的真实学号、姓名和电邮地址。
2、按蓝字提示填入文字或插入相关图形文件,完成电子版实验报告,保存为:学号姓名电路分析实验1.doc。
3、将电子版实验报告,提交至教师指定的服务器文件夹或用电子邮件发送至:zhujin@xjau.edu.cn 。】
物理实验报告
班级:_____ 姓名:________ 学号:______实验日期:________ 同组者:______________________指导教师:__________ 实验名称:组装电路
实验目的:根据要求设计电路并连接实物图;知道开关在不同位置对电路是否有
影响
实验器材:电源 开关 导线 灯座 小灯泡
实验原理:
实验步骤及结论:
1、 设计要求:一个开关同时控制2盏灯,同时亮同时灭。
2、 设计要求:用两个开关控制2盏灯,要哪只灯泡亮,哪只就
亮,并且两只灯泡的亮灭互不影响。(注明哪个开关控制那
盏灯)
整理器材
最后
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