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,

usc=Ri=RC*,                       (1)

当电路的时间常数τ=RC很小,uc>>usc时,输入电压usr近似等于电容电压uc,

         usr≈uc,                            (2)

将(2)带入(1)则

   usc=RC*                          (3)

所以当τ很小时,输出电压usc近似与输入电压usr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,      

usc= *t= *=             (4)

当时间常数τ=RC很大、uR>>usc时,输入电压usr近似等于电阻电压uR,

us≈uR                                     (5)

将(5)带入(4)则

usc≈                   (6)

即当τ很大时,输出电压usc近似与输入电压usr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。