RC一阶电路的响应测试

RC 一阶电路的响应测试

一、实验目的
1. 测定RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。
2. 学习电路时间常数的测量方法。
3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。
4. 进一步学会用示波器观测波形。
二、原理说明
1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和
测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输
出的方波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τ，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
电接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2.图6-1（b）所示的 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τ。
3. 时间常数τ的测定方法:
用示波器测量零输入响应的波形如图6-1(a)所示。

4. 微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信
号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当

出信号电压与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，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察
与记录。
三、实验设备

四、实验内容
实验线路板的器件组件，如图6-3 所示，请认清R、C 元件的布局及其标称值，各开关
的通断位置等。

少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。
2. 令R = 10KΩ ，C = 0.1μF ，观察并描绘响应的波形，继续增大C 之值，定性地
观察对响应的影响。
3. 令C = 0.01μF ， R = 100Ω ，组成
如图6-2(a)所示的微分电路。在同样的方
波激励信号（U V m = 3 ， f = 1KHZ ）作用下，
观测并描绘激励与响应的波形。
增减R 之值，定性地观察对响应的影响，
并作记录。当R 增至1MΩ时，输入输出波
形有何本质上的区别？
五、实验注意事项
1. 调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、
过猛。实验前，需熟读双踪示波器的使用说明
书。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮 图6-3 动态电路、选频电路实验板
的操作与调节。
2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地）， 以防外界干扰而影响测
量的准确性。
3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，
以延长示波管的使用寿命。
六、预习思考题
1. 什么样的电信号可作为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 = 10KΩ ，C = 0.1μF ，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. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列脉冲的激励
下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？
4. 预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。
七、实验报告
1. 根据实验观测结果， 在方格纸上绘出RC 一阶电路充放电时uC 的变
化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。
2. 根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的
特征。
3. 心得体会及其他。