实验四-一阶RC电路过渡过程的研究

实验四-一阶RC电路过渡过程的研究

实验四一阶RC电路过渡过程的研究

一、实验目的

1．了解示波器的原理，熟悉示波器面板上的开关和旋钮的作用，学会其使用方法；

2．学会信号发生器、交流毫伏表等电子仪器的使用方法；

3．研究一阶RC电路的过渡过程。

二、实验原理

1．RC电路的脉冲序列响应

（a）（b）

图4.1.12 RC电路及其响应

（a）RC电路（b）脉冲序列响应

为了观察图4.1.12（a）所示RC电路过程中电压、电流的变化规律，采用如图4.1.12（b）中u s所示的矩形脉冲序列作为RC电路的输入信号。

≥5τ（τ＝RC），则RC电路的脉矩形脉冲的脉宽t

p

冲序列响应（如图4.1.12（b ）所示）为：

?????≤≤≤≤-=--

-T t t e U t t e U t u t t t 1)(s 1s C ,0),1()(1ττ

??

???≤≤≤≤=---T t t e U t t e U t u t t t 1)(s 1s R ,0,)(1ττ－ 当t p 不变而适当选取大小不同的R 、C 参数以改变

时间常数τ 时，会使电路特性发生变化。

2．时间常数τ 的测量

时间常数τ 可以从响应波形中测量，测量原理

如图4.1.13所示。

图4.1.13时间常数τ 的测量

三、仪器设备

1．示波器

2．交流毫伏表

3．信号发生器

四、实验内容与步骤

1．练习使用信号发生器和交流毫伏表

使信号发生器依次输出以下正弦波信号，用交

流毫伏表测量其大小。

500 Hz 5 mV ；1000 Hz 40 mV；

30 kHz 1 V ；150 kHz 3 V 。

2．练习使用示波器

（1）将示波器接通电源，调节有关旋钮，使荧光屏上出现扫描线，熟悉“辉度”、“聚焦”、上下、左右位移旋钮的作用。

（2）使信号发生器输出3 V、1 kHz正弦波信号，用示波器观察其电压波形，熟悉“Y轴衰减”旋钮的作用。

（3）调节“扫描时间”和“稳定度”等旋钮，使荧光屏上显示的完整正弦波的个数增加或减少，如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波。

（4）将正弦波信号频率改为100 Hz，10 kHz，调节有关旋钮使波形清晰稳定。

3．一阶RC电路响应的测量

按图4.1.12接线。调节信号发生器使其输出幅度U s＝5 V，频率f ＝500 Hz的方波信号。

（1）取C＝0.1 μF，用示波器分别观察R＝1 kΩ、R＝2 kΩ两种情况下的u s、u C波形，测量电路的

时间常数τ值，并记录。

（2）将图4.1.14中的R和C互换位置，用示波器分别观察R＝1 kΩ、R＝2 kΩ两种情况下的u s、u R波形，并记录。

图4.1.14一阶RC电路响应的测量电路

四、预习要求

1．认真阅读有关示波器、低频信号发生器、交流毫伏表全部内容，了解它们的工作原理、主要用途、使用范围和注意事项，熟悉各仪器面板上旋钮的作用。

2．复习有关一阶RC电路响应的内容，了解时间常数τ的测量方法。

五、报告要求

1．根据实验结果，说明使用示波器观察波形时，需调节哪些旋钮达到：

（1）波形清晰且亮度适中；

（2）波形大小适当且在荧光屏中间；

（3）波形完整；