一、实验名称:一阶电路暂态过程的分析与研究
二、实验任务及目的
1.基本实验任务
研究RC一阶电路的零输入、零状态响应的基本规律和特点;研究RC微分电路和积分电路在脉冲信号激励下的响应。
2.扩展实验任务
研究利用RC串联电路的电路参数与其暂态过程的关系进行波形转换的方法;设计能将方波信号转换为尖脉冲和三角波的电路。
3.实验目的
研究RC一阶电路的零输入、零状态响应;研究RC微分电路和积分电路在脉冲信号激励下的响应;进一步掌握示波器和函数信号发生器的使用。
三、实验原理及电路
1.实验原理
方波响应,用半个周期远大于电路时间常数的脉冲信号代替阶跃信号作为激励源,观测零输入和零状态响应。
微分电路,当RC串联电路从电组两端输出,且满足时间常数远小于矩形脉冲的半个周期时,输出电压与输入电压的微分成正比。
积分电路,当RC串联电路从电容两端输出,且满足时间常数远大于矩形脉冲的半个周期时,输出电压与输入电压的积分成正比。
2.实验电路
图2.4.1 实验电路
四、实验仪器及器件
1.实验仪器
示波器1台,使用正常;函数信号发生器1台,使用正常。
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实验报告
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U87一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、零状态响应的基本规律和特点。
2.学习用示波器观察一阶电路的响应和测量时间常数,了解电路参数对时间常数的影响,理解时间常数与响应变化速度的关系。
3.掌握微分电路的基本概念。
4.熟悉示波器的主要技术特征,掌握其正确使用方法。
二、实验原理:
1.一阶动态电路:电容器是一种储能原件,在含有电容器的电路中,当电源通、断换接时电路中就会产生暂态过程,电路接通时,电容器充电,电源断开时,电容器通过电阻放电,如果电路仅含一个动态文件,则可以用戴维南定理或诺顿定理把该动态文件以外的电阻电路化简,变换为RC电路或RL电路,这种电路称为一阶动态电路。
2.RC一阶电路的时域响应:用一阶微分方程描述的电路称为一阶电路,一阶电路通常由一个动态原件电感L或电容C和若干个电阻原件构成。
(1)RC一阶电路的零状态响应:RC一阶电路开关S与开关1(导线)连接时,Uc?0电容器上初始储能为零。当开关有位置1打向2时即S与US连接时,直流电源通过电阻R向电容C充电,此时电路的响应为零状态响应,电容器上的UC(t)?Us?Use?t电压为??Us(1?e)?t,UC(t)变化曲线如书上15-2所示,当UC上升到0.632US所需时间称为时常数?,且??RC
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实验四 一阶动态电路暂态过程的研究
一.实验目的
1、研究一阶RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应的变化规律和特点。
2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下,响应的基本规律和特点。测定一阶电路的时间常数,了解电路参数对时间常数的影响。
3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。
4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。
5、学习用示波器观察和分析电路的响应。
二.实验原理
1.含有动态元件的电路,其电路方程为微分方程。用一阶微分方程描述的电路,为一阶电路。图6-1所示为一阶RC电路。首先将开关S置于1使电路处于稳定状态。在t=0时刻由1扳向2,电路对激励Us的响应为零状态响应,有
这一暂态过程为电容充电的过程,充电曲线如图6-2a所示。电路的零状态响应与激励成正比。
图6-1 图6-2(a)充电曲线 图6-2(b)放电曲线
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实验十 一阶动态电路暂态过程的研究
一、实验目的
1.研究一阶电路零状态、零输入响应和全相应的的变化规律和特点。
2.学习用示波器测定电路时间常数的方法,了解时间参数对时间常数的影响。
3.掌握微分电路与积分电路的基本概念和测试方法。
二、实验仪器
1.SS-7802A型双踪示波器
2.SG1645型功率函数信号发生器
3.十进制电容箱(RX7-O 0~1.111μF)
4. 旋转式电阻箱(ZX21 0~99999.9Ω)
5. 电感箱GX3/4 (0~10)×100mH
三、实验原理
1、 RC一阶电路的零状态响应
RC一阶电路如图16-1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
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实验3
一阶动态电路暂态过程的研究报告
实验目的:
(1) 研究一阶RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应的变化规律和特点。
(2) 研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下,响应的基本规律和特点。测定一阶电路的时间常数t,了解电路参数对时间常数的影响。
(3) 掌握积分电路和微分电路的基本概念。
(4) 学习用示波器观察和分析电路的响应。
实验原理:
(1) 在电路中, 开关S置于1使电路处于零状态,当开关在t=0时刻由1扳向2,电路对激励US的响应为零状态响应,有
uC(t)=US-USe
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实验二 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.原理说明
1.RC一阶电路的零状态响应
RC一阶电路如图2-1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2-2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2-1中,开关S在‘2’的位置电路稳定后,再合向‘1’的位置时,电容 C通过 R放电, u C(t)称为零输入响应,变化曲线如图2-3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2-1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2-4所示的周期性方波 u S作为电路的激励信号,方波信号的周期为T,只要满足,便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。
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实验十 一阶动态电路暂态过程的研究
一、实验目的
1.研究一阶电路方波响应的变化规律和特点。
2.学习用示波器测定电路时间常数的方法。
3.掌握微分电路与积分电路的测试方法。
二、必备知识
1.电路换路后无外加独立电源,仅由电路中动态元件初始储能而产生的响应称为零输入响应。若电路的初始储能为零,仅由外加独立电源作用所产生的响应称为零状态响应。
2.动态电路的过渡过程是十分短暂的单次变化过程,用一般的双踪示波器观察电路的过渡过程和测量有关的参数,必须使这种单次变化的过程重复出现。为此,我们利用信号源输出的方波来模拟阶跃激励信号,即方波的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号,方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的半个周期大于被测电路时间常数的3~5倍,电路在这样方波序列信号的作用下,它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是相同的。
3. 时间常数τ的测定方法
一阶电路的时间常数τ是一非常重要的物理量,它决定零输入响应和零状态响应按指数规律变化的快慢。
RC电路的时间常数可从示波器观察的响应曲线中测量出来。图10.1所示电路,对于零输入响应:
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