RC电路设计和特性测试

广州大学学生实验报告开课学院及实验室：年 月 日学院机械与电气 工程年级、专 业、班姓名学号实验课程名称电路成绩实验项目名称实验八RC电路设计和特性测试指导 老师一、实验目的1. 掌握一阶RC电路的几种组成形式及其作用，利用不同的RC组合电路实现波形变换、信号耦合、脉冲分压等电路功能。2. 研究RC电路的频率响应特性，掌握RC电路幅频特性和相频特性的测试方法，并绘制频率特性曲线。3. 掌握RC滤波电路，利用RC电路构成常见的低通、高通滤波器，实现对信号的滤波、选频、移相等。二、实验原理一、一阶RC电路的时域特性含有一个储能元件L或C的电路，其电路方程可用一阶微分方程描述，这种电路称为一阶电路。图8-1所示的RC充放电电路就是一个典型的一阶电路。图8-1 RC充放电电路 描述该电路的一阶微分方程为：5t ),则在0772响应时间范围内，匕可以达到稳定值这样在0772范围内叮 即为零状态响应;而从t=2开始，作=,则电容C相当于从起始电压J 向R放电，若772 5 J 在772卩时间范围内C上电荷可放完，这段时间范围即为零输入响应。第二周期重复第一周期，如 图8-4(c)所示，如此周而复始，这就是电容的充放电过程。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1函数信号发生器12双踪ZK波器13电路原理实验箱14交流毫伏表15电阻、电容若干四、实验步骤i、实验任务给定一频率20KHz,幅值4V的方波激励信号，请设计一波形转换器，要求: a）将方波转换为正弦波； b）转换过程衰减足够小。ii、设计方案采用RC电路，分两步实现波形转换：1. RC积分电路，先将给定方波转换为三角波；2. RC低通滤波电路，再将三角波转换为正弦波；3*两级电路间的隔离（三种方法）o过、方案说明采用Multisim软件进行电路设计仿真；实验箱上搭建硬件电路进行实测；若仿真与实测波形参数差异较大，查找原因并重新设计及测试Oscilloscope-XSCIrfCMOF六、实验结果及分析1. 改变电源电压的幅值，是否会改变过渡过程的快慢，为什么？不会，只和t值有关 三要素法求出电容的电压关系是：Uc = (ucO-uc (oo)(-t/r) +uc (oo)显然是一个指数的关系变化的的快慢是由T值决定的2. 积分电路、微分电路和耦合电路在方波激励下的输出波形是怎样的？它们应满足什么条件？其实积分点路和微分电路就是利用吐凰蠶数t=RC来控制输出的，一般积分电路中,RC电路的时 间常数t远大于脉冲宽度,其输出信号电压与输入信号电压的积分成正比，故为积分电路，微分电路 中要求t=RC时间常数远小于脉冲宽度。通过改变电容的充放电的时间使得输入的矩形脉独信号变成 尖脉冲。微分电路能够取出输出信号中突变的成分，即取出输入信号中的高频成分，去掉低频成分。 而积分电路与之正好相反积分电路：在上升沿没到来之前，输出为)V,当输入脉冲出现后，输入信 号电压通过电阻对电容充电，由于时间常数比较大，所以在C上电压上升比较缓慢，按指数规律上升， 由于时间常数大于脉冲宽度，所以对电容充电不久输入脉冲就跳变为0,对电容充电结束。同理，在 低电平阶段，电容因为充电时间很多，所以放电时间也很短，然后高电平有来临，如此这样重复。3. 脉冲分压电路中，有两个贮能元件q和c?,为什么这是一阶电路？其中等效电容值为C1/C2二C1C2/(C1+C2),因此，实际上本电路仍然是一个一阶电路。