实验四 一阶RC电路过渡过程的研究

实验四 一阶RC电路过渡过程的研究

 一、实验目的

 1.了解示波器的原理,熟悉示波器面板上的开关和旋钮的作用,学会其使用方法;

 2.学会信号发生器、交流毫伏表等电子仪器的使用方法;

 3.研究一阶RC电路的过渡过程。

二、实验原理

1.RC电路的脉冲序列响应

      

(a)                                   (b)

图4.1.12 RC电路及其响应

(a)RC电路          (b)脉冲序列响应

为了观察图4.1.12(a)所示RC电路过程中电压、电流的变化规律,采用如图4.1.12(b)中us所示的矩形脉冲序列作为RC电路的输入信号。矩形脉冲的脉宽tp≥5ttRC),则RC电路的脉冲序列响应(如图4.1.12(b)所示)为:

tp不变而适当选取大小不同的RC参数以改变时间常数t 时,会使电路特性发生变化。

2.时间常数t 的测量

时间常数t 可以从响应波形中测量,测量原理如图4.1.13所示。

图4.1.13时间常数t 的测量

三、仪器设备

 1.示波器

 2.交流毫伏表

 3.信号发生器

四、实验内容与步骤

1.练习使用信号发生器和交流毫伏表

使信号发生器依次输出以下正弦波信号,用交流毫伏表测量其大小。

               500 Hz   5 mV ;    1000 Hz   40 mV;

               30 kHz   1 V  ;    150 kHz   3 V 。

2.练习使用示波器

(1)将示波器接通电源,调节有关旋钮,使荧光屏上出现扫描线,熟悉“辉度”、“聚焦”、上下、左右位移旋钮的作用。

(2)使信号发生器输出3 V、1 kHz正弦波信号,用示波器观察其电压波形,熟悉“Y轴衰减”旋钮的作用。

(3)调节“扫描时间”和“稳定度”等旋钮,使荧光屏上显示的完整正弦波的个数增加或减少,如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波。

(4)将正弦波信号频率改为100 Hz, 10 kHz,调节有关旋钮使波形清晰稳定。

3.一阶RC电路响应的测量

按图4.1.12接线。调节信号发生器使其输出幅度Us=5 V,频率f =500 Hz的方波信号。

(1)取C=0.1 μF,用示波器分别观察R=1 kΩ、R=2 kΩ两种情况下的usuC波形,测量电路的时间常数t 值,并记录。

(2)将图4.1.14中的RC互换位置,用示波器分别观察R=1 kΩ、R=2 kΩ两种情况下的usuR波形,并记录。

图4.1.14一阶RC电路响应的测量电路

四、预习要求

1.认真阅读有关示波器、低频信号发生器、交流毫伏表全部内容,了解它们的工作原理 、主要用途、使用范围和注意事项,熟悉各仪器面板上旋钮的作用。

2.复习有关一阶RC电路响应的内容,了解时间常数t 的测量方法。

五、报告要求

1.根据实验结果,说明使用示波器观察波形时,需调节哪些旋钮达到:

(1)波形清晰且亮度适中;

(2)波形大小适当且在荧光屏中间;

(3)波形完整;

(4)波形稳定。

2.用示波器观察正弦波电压时,若荧光屏上出现图4.1.15所示波形,是哪些开关或旋钮位置不对?如何调节?

3.总结信号发生器、交流毫伏表的使用方法及注意事项。

图4.1.15 由于开关或旋钮位置不对所引起的失真情况

4.在坐标纸上画出一阶电路的输入输出波形,并将测得的时间常数t 与计算值相比较,说明影响t 的因素。

实验五 单管交流放大电路

一、实验目的

1.学习测量和调整放大器的静态工作点;

2.学习测量电压放大倍数;

3.了解共射极放大器的参数变化对静态工作点、放大倍数及输出波形的影响。

二、实验原理

图4.1.14  基本放大电路实验电路图

单管放大电路实验原理图如图4.1.16所示。

1.由三极管组成的放大电路为了获得最大不失真输出信号,必须合理设置静态工作点。如果静态工作点太高或太低,或者输入信号过大,都会使输出波形产生非线性失真。对应小信号放大器,由于信号比较弱,工作点都选择交流负载线的中点附近。一般采用改变偏置电阻RB的方法来调节静态工作点。

2.电压放大倍数Au是指放大电路正常(即不失真)工作时对输入信号的放大能力,即AuUo/Ui,式中UoUi为输出和输入电压的有效值,可用晶体管毫伏表测出。

三、仪器设备

1.直流稳压电源

2.晶体管毫伏表

3.万用表

4.信号发生器

5.示波器

四、实验内容与步骤

1.单管放大电路的静态研究

(1)按图4.1.16连接电路。调节RW的值,使UE=2 V(即IC=2 mA),测量相应的UBUC并记录于表4.1.11中。

(2)左右转动RW,分别观察表4.1.11中各量的变化趋势,并记录于表4.1.11中。

表4-11

2.单管放大电路的动态研究

(1)重调静态UE=2 V。在图4.1.16所示电路的输入端ui处输入Ui=10 mV、f=1 kHz的正弦波信号,双踪显示输出与输入信号的波形,观察其相位的关系。

(2)在输出波形不失真的情况下,按表4.1.12给定的条件,测量并记录输出电压Uo,计算电压放大倍数,并与预习结果相比较。

表4.1.12

3.观察静态工作点对动态性能的影响

(1)在RF1=0,RL=∞。

(2)使信号发生器输出1kHz、5mV的正弦波信号,接到放大器的输入端,将放大器的输出信号接至示波器上观察输出波形,若不失真,测出UiUo的大小,计算出电压放大倍数,并与估算值相比较。

(3)在上述条件下,接上负载电阻RL=4.7 kΩ,观察输出波形的变化,测出Uo的大小,计算出带负载时的电压放大倍数。

(4)双踪显示输出与输入信号的波形,观察其相位的关系。

(5)逐渐减小Rw,观察输出波形的变化。当RW最小时,输出波形怎么样?测出此时的静态值。

(6)逐渐增大RW,观察输出波形的变化。当RW最大时,输出波形怎么样?测出此时的静态值。若输出波形仍近似为正弦波时,测出UiUO并计算出Au,试说明此时Au是否还有意义。

4.观察RC对放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出波形的影响

使RC=3.9 kΩ,Ui=5 mV,f=1 kHz,调节UC=3 V,测出UBEIC;观察输出波形,测量UiUO并计算Au,并与RC=2 kΩ时的结果相比较。

5.调出放大器的最大输出幅度

在上述条件下,接上4.7 kΩ负载电阻,调节RW使不失真时的输出电压最大(这里是指在Q点可调的情况下,电路所能达到的最大不失真输出幅度)。调节方法是:先增大Ui使UO出现失真,然后调节RW使UO的波形对称失真;再共同调节UiRW使对称失真同时消失,此时的UO就为最大不失真输出幅度。

五、预习内容

1.直流电压、交流电压和Au的测量方法。

2.复习共射极基本放大电路的工作原理及电路中各元件的作用。

3.思考下列问题:

(1)如何测量RB的数值?不断开与基极的连线行吗?为什么?

(2)测量放大器静态工作点应用用交流电表还是用直流电表?

(3)图4.1.16中电容C1C2的极性是否可以接反?

(4)信号发生器输出端开路和带着实验线路时输出是否一样?

(5)当出现饱和、截止失真时,为什么要去掉信号源以后再测静态值?

(6)根据图4.1.16中给出的参数及UCE=3 V的条件,估算此放大器的静态工作点和电压放大倍数。

六、报告要求

1.整理数据列出表格,将放大倍数的估算值与实测值进行比较。

2.总结RbRcRL变化以后对静态工作点、放大倍数和输出波形的影响。

3.为了提高放大倍数应采取那些措施?

4.回答预习要求中的问题。

5.分析图4.1.17所示波形是什么类型的失真?是什么原因造成的?应如何解决?

图4.1.17  非线性失真波形

实验六  比较器与波形产生实验

一、 实验目的

1.了解集成运算放大器的非线性应用。

2.掌握电压比较器的功能。

3.熟悉运算放大器在波形产生方面的应用。

二、实验原理

1.电压比较器

图4.1.18为有限幅作用的反相输入电压比较器原理电路及传输特性。

   

         (a)电路                              (b)传输特性

                   图4.1.18 反相输入电压比较器

   2.方波发生器

图4.1.19为方波发生器的原理电路,它由RC积分电路和有限幅作用的电压比较器两部分组成。它的振荡周期,振荡频率f=1/T。

图4.1.19方波发生器

三、仪器设备

1.模拟电路实验箱

2.晶体管毫伏表

3.万用表

4.示波器

5.器件:集成运算放大器LM358、稳压管2DW234、电阻、电容等。

四、实验内容与步骤

1.电压比较器测试

(1)按图4.1.18连接电路。

(2)在输入端加入f=1 kHz、ui峰值为2 V的正弦波信号,用示波器观察输入、输出端波形。

(3)改变Rp滑动端,使输出波形的占空比分别为25%、50%、75%,测量三种情况下的UR值,画出输入、输出波形,记入自拟表格中。

2.方波发生器测试

(1)按图4.1.19连接电路。用示波器观察uouC的波形,测uo的频率。

(2)更换R,使R=100 kΩ,重复上述内容。

五、预习要求

1.熟悉电压比较器的电路构成及功能。

2.分析方波发生器的工作原理,定性画出uouC的波形,计算uo的频率。

3.自拟实验测试表格。

六、实验报告要求

1.整理实验数据,绘制比较器的传输特性曲线。

2.根据示波器的观察结果,在同一坐标系中画出方波发生器输出uouC的波形。

 

第二篇:一阶电路暂态过程观测

《一阶电路暂态过程观测》实验安排1011周)  地点:实验楼A217  

                   请带预习报告,没有预习报告不得参加实验!

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