电工实验室THHE-1实验指导书(2)

2、说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。 七、实验报告

1、根据步骤2和3，分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。

2、根据步骤1、4、5各种方法测得的UOC与RO与预习时电路计算的结果作比

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较，你能得出什么结论。

3、归纳、总结实验结果。

4、在图5.4(a)里，RL为何值时，消耗的功率最大？ 5、心得体会及其他。

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实验五 RC－阶电路的响应测试

一、实验目的

1、测定RC－阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应； 2、学习电路时间常数的测量方法： 3、掌握有关做分电路和积分电路的概念； 4、进一步学会用示波器测绘图形。 二、原理说明

1、动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数τ较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ。电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应和直流接通与断开的过渡过程是基本相同的。

2、RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ

3、时间常数τ的测定方法：

用示波器测得零输入响应的波形如图8.1(a)所示。 根据一阶微分方程的求解得知

UC＝Ee-t/RC=Ee-t/s

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图8.1（a）零输入响应；（b）RC－阶电路；（c）零状态响应 当t=τ时，UC（t）=0.368E 此时所对应的时间就等于τ

亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得，如图8.1（C）所示。

4、微分电路和积分电路是RC－阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输信号的周期有着特定的要求。

图8.2 (a)微分电路；(b)积分电路

T

2

时（T为方波脉冲的重复周期），且由R端作为响应输出，这就成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图8.2（a）所示。若将图8.2（a）中的R

与C位置调换一下，即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满足τ＝RCT

≤条件时，如图8.2（b）所示即称为积分电路，因为此时电路的输出信号电2

压与输入信号电压的积分成正比。

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τ＝RC≤

从输出波形来看，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。

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三、实验设备

四、实验内容

实验线路板的结构如图8.3所示，认清R，C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等。

1、选择动态电路板上的R、C元件，令

R＝10KΩ，C＝3300pf

组成如图8.1(b)所示的RC充放电电路，E为脉冲信号发生器输出Um＝3V，f=1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源E和响应Uc的信号分别连至示波器的两个输入口 YA和YB，这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，求测时间常数τ，并用方格纸按1：l的比例描绘波形。 少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。 2、令R＝10KΩ，C=o.1μf，观察并描绘响应的波形，继续增大c之值，定性地观察对响应的影响。

3、选择动态板上的R、C元件：组成如图8.2(a)所示的微分电路，令c=0.0lμf，R＝100Ω

在同样的方波激励信号(Um=3V，f=1KHz)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做记录，当R增至 1MΩ时，输入输出波形有何本质上的区别？ 五、实验注意事项

1、调节电子仪器各旋钮时，动作不要过猛。实验前，尚需熟读双踪示波器的使用说明，特别是观察双踪时，要特别注意开关、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。

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3、示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。 六、预习思考题

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信号?

2、已知RC一阶电路R=10KΩ，C=0.1μf，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ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?

4、当电容C具有初始值时，RC一阶电路在方波作用下是否会出现无暂态的现象，为什么?

5、预习要求：熟读仪器使用说明．回答上述问题，准备方格纸。 七、实验报告

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τ值，说明不同的τ值对RC电路响应速度的影响；并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。

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?并回答预习思考题4的问题。 3

图8.3 动态电路、选频电路实验板