实验四    一阶RC电路的设计

 

1.实验目的

1）学习使用示波器观察一阶RC电路响应；

2）掌握测定一阶RC电路时间常数的方法；

3）掌握微分电路和积分电路的设计及电路特性。

2.实验仪器设备

1）双踪示波器 2）信号发生器 3）电路实验箱

3.预习要求及实验说明

（1） 微分电路

   

图4-1

如图4-1所示，

u_sc=Ri=RC*,                       （1）

当电路的时间常数τ=RC很小，u_c＞＞u_sc时，输入电压u_sr近似等于电容电压u_c，

         u_sr≈u_c，                            （2）

将（2）带入（1）则

   u_sc=RC*                          （3）

所以当τ很小时，输出电压u_sc近似与输入电压u_sr对时间的导数成正比，所以称图4-1为“微分电路”。微分电路在脉冲技术中有广泛的应用。

（2）积分电路

 

图4-2

 

如图4-2所示,      

u_sc= *t= *=             （4）

当时间常数τ=RC很大、u_R＞＞u_sc时，输入电压u_sr近似等于电阻电压u_R，

u_s≈u_R                                     （5）

将（5）带入（4）则

u_sc≈                   （6）

即当τ很大时，输出电压u_sc近似与输入电压u_sr对时间的积分成正比，所以称图4-2为“积分电路”。

（3）为了用普通示波器研究一个电路接到直流电压的过渡过程，可在电路上加一周期性的矩型波。

 

图4-3

在t₁、t₃……等时刻，输入电压由0跳变为U₀，这相当于使电路与一个直流电压U0接通，在t₂、t₄……等时刻，输入电压由U₀跳变为0，这相当于使电路输入端突然短路，由于不断的使电路接通与短路，电路中便出现重复性的过渡过程。

4.设计任务

（1）一阶积分电路设计。

在实验箱上选择合适的电阻和电容参数，完成一阶积分电路的设计和搭接，使其时间常数 τ 分别为0. 1ms 和0.5ms。当输入电压为一方波信号：T= 1ms ，U=3V 时，用示波器观察并将输入、输出电压波形记录。

（2）一阶微分电路设计

在实验箱上选择合适的电阻和电容参数，完成一阶微分电路的设计和搭接，使其时间常数τ分别为 0. 1ms和 1ms。输入电压为一方波：T=2ms ，U=2V 。用示波器观察并记录输入、输出电压波形。

5.注意事项

正确使用信号发生器和示波器，当同时观测两个波形时，特别要注意示波器两个输入端口是共地的，即一根公共线，需正确连接输入信号。

6.总结报告

1）试总结出微分电路的设计过程，记录实验波形。

2）试总结出积分电路的设计过程，记录实验波形。

3）试总结出一阶RC电路的设计过程，并对实验波形进行分析。