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一階電路動態過程的研究實驗

來源:    作者:    發布時間:2018-9-15 22:14:31

一階電路動態過程的研究實驗

一、一階電路動態過程的研究實驗實驗目的

(1)研究一階電路的零輸入響應,零狀態響應及全響應的基本規律和特點。

(2)學習一階電路時間常數τ的測量方法。

(3)熟悉微分和積分電路結構,加深對構成微分和積分電路必要條件的理解。

(4)熟悉示波器的使用方法。

二、一階電路動態過程的研究實驗原理及說明

  (1)含有L、C元件的電路稱動態電路。起点彩票動態電路的方程是微分方程,由給定的初始條件可求得電路的響應。對線性電路其響應可分為零狀態響應、零輸入響應及全響應。初始狀態為零,僅激勵引起的響應叫零狀態響應;激勵為零,由初始條件引起的響應叫零輸入響應;同時同激勵和初始條件引起的響應叫全響應。電路中只含有一個電感或電容元件時稱為一階電路。

  (2)一階電路的零輸入響應總是按指數規律衰減,零狀態響應總是按指數規律遞增或遞減,衰減和遞增速率的快慢,決定于電路本身參數所確定的時間常數τ。在RC電路中,τ=RC;在RC電路中,τ=L/R。

  (3)動態電路的過渡過程是短暫的單次變化過程,在瞬間發生又很快消失,所以觀察這一過程是有困難的,常用方法是用方波儀記錄其過程。在實驗室中,根據電路時間常數τ的大小不同分別采用不同的實驗方法。當τ較大時(數秒),一般采用卡秒表的方法,即在“換路”的同時,既觀測電壓(或電流)的數值,又啟動秒表記錄時間,從而可以記錄下電壓(或電流)隨時間變化的規律。當τ較小時,一般采用示波器觀測。為了便于觀測,必須使單次過渡過程重復出現。可以用方波的前沿代替單次接通直流電源,這樣,在方波的每一個前沿和后沿,都出現一次過渡過程。

  (4)微分電路和積分電路是脈沖數字電路中最常見的波形變換電路。如果輸入是方波信號,對于微分電路,當電路時間常數τ遠遠小于方波的脈沖寬度Tp(20倍以上)時,電路輸出與輸入近似呈微分關系,即將方波變換成正負極性的尖脈沖;對于積分電路,如果電路時間常數τ遠遠大于方波的脈沖寬度Tp(20倍以上),電路輸出與輸入近似呈積分關系,即將方波變換成三角波。

三、一階電路動態過程的研究實驗電路及元器件參數

  實驗電路見電路原理實驗箱《一階電路動態過程的研究》單元,R1=3KΩ、R2=5.1KΩ、R3=5.1KΩ、R4=2.4KΩ、C1=10μ、C2=0.1μ、L1=100mH、L2=100mH。在這個單元上,可以做RC微分、RC積分、RL微分、RL積分。

四、一階電路動態過程的研究實驗內容及方法步驟

(一)微分電路與積分電路的研究

(1)RC微分電路如圖1所示,調節方波儀輸出頻率,使方波脈沖寬度滿足微分電路的必要條件,將R2、R4分別接入,觀察微分電路輸出有何不同,并將波形畫在附表本圖2中。

(2)RL微分電路如圖2所示,調節方波儀輸出頻率,使方波脈沖寬度滿足微分電路的必要條件,將R1、R3分別接入,觀察微分電路輸出有何不同,并將波形畫在附表圖2中。

(3)RC積分電路如圖3所示,在方波脈沖寬度滿足積分電路必要條件下將R1、R3分別接入,觀察積分電路輸出有何不同,并將波形畫在附表圖4中。

(4)RL積分電路如圖4所示,在方波脈沖寬度滿足積分電路必要條件下,將R2、R4分別接入,觀察積分電路輸出有何不同,并將波形畫在附表5中。

五、一階電路動態過程的研究實驗測試記錄表格

  見附表。

六、一階電路動態過程的研究實驗注意事項

(1)電路左端為輸入端,加方波信號,右端為輸出端,接示波器,不要弄錯。

(2)用示波器觀察波形,一定要將輸入信號選擇開關置于“AC”位置,隨被測信號幅值不同,改變幅值開關的位置,使波形清晰可測。

七、預習及思考題

(1)微分電路如圖5所示,R=5.1KΩ,C1=0.1μF,試問對方波脈寬有什么要求?

八、一階電路動態過程的研究實驗報告要求

(1)分別畫出微分電路、積分電路輸出波形,并指出隨電阻R值的不同,波形有何變化?

九、一階電路動態過程的研究實驗用儀器、儀表、設備

序號

名 稱 型 號

技術特性及說明

數量

備注

1

電路原理實驗箱或實驗板

一階電路動態過程的研究

1

自行開發研制

2

示波器

1

自備

6

2號實驗導線

二端2號鍍金插頭

n







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