实验一 一阶RC电路的研究
1. 实验电路:
2.测试波形:
3.时间常数与实验总结:
时间常数是 0.1ms 。
一、RC一阶微积分电路仿真实验
一、电路课程设计目的
1、测定RC一阶电路的积分、微分电路;
2、掌握有关微分电路和积分电路的概念。
二、仿真电路设计原理
1.RC电路的矩形脉冲响应
若将矩形脉冲序列信号加在电压初值为零的RC串联电路上,电路的瞬变过程就周期性地发生了。显然,RC电路的脉冲响应就是连续的电容充放电过程。如图所示。
若矩形脉冲的幅度为U,脉宽为tp。电容上的电压可表示为:
电阻上的电压可表示为:
即当 0到t1时,电容被充电;当t1到t2 时,电容器经电阻R放电。
(也可以这样解释:电容两端电压不能突变,电流可以,所以反映在图中就是电阻两端的电压发生了突变。)
2.RC微分电路
取RC串联电路中的电阻两端为输出端,并选择适当的电路参数使时间常数τ<<tp(矩形脉冲的脉宽)。由于电容器的充放电进行得很快,因此电容器C上的电压uc(t)接近等于输入电压ui(t),这时输出电压为:
上式说明,输出电压uo(t)近似地与输入电压ui(t)成微分关系,所以这种电路称微分电路。
3.RC积分电路
如果将RC电路的电容两端作为输出端,电路参数满足τ>>tp的条件,则成为积分电路。由于这种电路电容器充放电进行得很慢,因此电阻R上的电压ur(t)近似等于输入电压ui(t),其输出电压uo(t)为:
上式表明,输出电压uo(t)与输入电压ui(t)近似地成积分关系。
4.时间常数
RC电路中,时间常数=R*C ;
RL电路中,时间常数=L/R。
三、仿真实验电路搭建与测试
1、一阶RC微分电路:
2、一阶RC积分电路
四、结论分析
1、一阶RC微分电路
当足够小,即 ,就构成微分电路,从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系
2、一阶RC积分电路
而当足够大,即,就构成积分电路,从电容两端输出的电压与输入电源电压之间呈积分关系
五、思考与总结
由上述实验可得,在一阶电路中的电压、电流变化是随指数形式变化的,而变化的快慢是由的大小变化。正如,做RC一阶电路的积分、微分实验时,,无论是R变大还是C变大,都会使波形的变化变小,衰减越小。在微分试验中,波形变化为尖顶波;而在做积分实验中,波形随的变化,讲方波转换为三角波。
在这个实验中,最重要的是,要分清一阶电路中的各个响应,以及积分、微分电路的概念。还有,就是要掌握Multisim11.0仿真软件中示波器的使用方法。
RC电路中:
积分电路,电路输出为电容两端,时间常数大;
微分电路,电路输出为电压两端,时间常数小。
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