资源描述
实验四动态电路响应的研究,1.初步掌握示波器、信号发生器的使用。用示波器观察电信号波形，定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。2.测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。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。,一.实验目的,二.实验原理,1.时间常数的测定方法:根据一阶微分方程的求解得知当t时，Uc()0.368Um此时所对应的时间就等于。亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得，如图13-1所示。,a)零输入响应(b)RC一阶电路(c)零状态响应图13-1,2.微分电路一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足RCT/2，由C两端的电压作为响应输出，则该RC电路称为积分电路，如图13-2(b)所示。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。,二.实验原理,三.实验仪器、设备,虚拟信号发生器、虚拟示波器,一阶电路板,三.实验仪器、设备,虚拟信号发生器的使用方法打开虚拟仪器开关，将信号线一端接在signalout端子上，另一端按电路图接在线路板上。打开计算机，点击开始程序CDS500CDS500V1.25，出现如右上图界面，点击任意波形发生器就出现右下图界面。可在界面上选择输出波形、频率、幅值等。,虚拟示波器的使用方法示波器是一种信号图形观测仪器，可测出电信号的波形参数。从荧光屏的Y轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/div分档选择开关）读得电信号的幅值；从荧光屏的X轴刻度尺并结合其量程分档（时间扫描速度T/div分档）选择开关，读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。,三.实验仪器、设备,虚拟示波器的使用方法为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制旋钮，希望在实验中加以摸索和掌握。一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号的波形和参数。,三.实验仪器、设备,虚拟示波器的使用方法打开虚拟仪器开关即显示如右下图数字存储示波器界面(如此时不显示数字存储示波器界面，点击选项菜单，将隐藏示波器画面前面的勾点掉)。将信号线按电路图接在线路板的被测电路中。,三.实验仪器、设备,虚拟示波器的使用方法开始测量之前先点击运行按钮，选中耦合中的GND选项，通过调节位置选项中的滑块使屏幕中出现两条直线，然后选中耦合中的AC选项将出现被测波形。如果波形不明显，可以通过调节时间/每格选项调节X轴，通过调节电压/每格选项调节Y轴，刻度越大波形越小，刻度越小波形越大。如果波形不稳定可以点击触发中的开/关选项ON，让波形稳定。如果实在调不出波形可以点击自动设置，让计算机来帮你。,三.实验仪器、设备,四.实验内容,正弦波信号的观测(1)通过电缆线，将信号发生器的Signalout端子与示波器的CH1插座相连。(2)在任意波形发生器界面选择正弦波输出。通过相应调节，使输出频率分别为50Hz，1.5KHz和20KHz（可用频率计校准）；,正弦波信号的观测再使输出幅值分别为有效值0.1V，1V，3V（由交流毫伏表读得）。调节示波器Y轴和X轴灵敏度至合适的位置，从荧光屏上读得幅值及周期，记入表中。,四.实验内容,2.方波脉冲信号的观察和测定(1)在任意波形发生器界面选择信号源为方波输出。(2)调节方波的输出幅度为3.0VPP（用示波器测定），分别观测100Hz，3KHz和30KHz方波信号的波形参数。(3)使信号频率保持在3KHz，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。,参照正弦信号观测自制表格填写。,四.实验内容,1.从电路板上选R10K，C6800pF组成如图所示的RC充放电电路。ui为脉冲信号发生器输出的Um3V、f1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源ui和响应uC的信号分别连至示波器的两个输入口CH1和CH2。,四.实验内容,这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数，并用方格纸按1:1的比例描绘波形。从示波器上读值的方法点击虚拟示波器查看菜单下的标记选项，弹出两条横向和两条纵向的虚线，即标尺。由dv读出两条横线之间的电压差，由dt读出两条纵线之间的时间差。,四.实验内容,少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的波形。2.令R10K，C0.1F，观察并记录响应的波形，继续增大C之值，定性地观察对响应的影响。,四.实验内容,3.令C0.01F，R100，组成如下图所示的微分电路。在同样的方波激励信号（Um3V，f1KHz）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1M时，输入输出波形有何本质上的区别？,四.实验内容,五.注意事项,1.调节电子仪器各旋钮及使用信号线时（要注意信号线与端子的连接方法），动作不要过快、过猛。实验前，需认真学习双踪示波器的使用方法。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。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。,六.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R10K，C0.1F，试计算时间常数，并根据值的物理意义，拟定测量的方案。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？,七.填写实验报告要求,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，由曲线测得值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。（必须画出4个以上有代表性的波形）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.必须填写心得体会及其他。4.试验报告首页必须全部详细填写。,
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