RC一阶电路的响应测试
★实验
一． 实验目的
1．测定RC一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应
按摩鞋垫 2．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
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 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，为次，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 。电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响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 。
3．时间常数 的测量方法：
用示波器测得零输入响应的波形如图4-1（a）所示：
根据一阶微分方程的求解得知
U0 Ee t/Rc Ee t/
当t= 时，U0 0.368E，此时所对应的时间就等于
也可用零状态响应波形增长到0.368E所对应的时间测得，如图3-1（c）所
示。
若将图4-2（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 =RC〉〉T/2条件时，如图4-2（b）所示即称为积分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
三．实验设备
1．双踪示波器
2．信号源（下组件）
3． 相应组件
四．实验内容及步骤
实验线路板的结构如图3-2所示，首先看懂线路板的走线，认清激励与响应端口所在的位置；认清R、C元件的布局及其标称值；各开关的通断位置等。
滚筒式混凝土搅拌机 （1） 选择动态电路板上的R、C元件，令
R=10K ， C=3300pF
组成如图4-1（b）所示的RC充放电电路，E为脉冲信号发生器输出VP P 2V，f=1KHz的方波电压信号，并通过示波器探头将激励源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，来测时间常数 ，并用方格纸1：1的比例描绘波形。
（2） 令R=10K ，C=0.1 F，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4-2（a）所示的微分电路，令C=0.1 F，R=100 ，在同样的方法激励信号（VP P 2V，f=1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。
增减R之值，定性地观察对应的响应的影响，并记录，当R增至100K 时，输
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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，尚需熟练双踪示波器的使用说明，特别是观察双踪是，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顶。
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是，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．以知RC一阶电路R=10K ，C=0.1 F，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？这两种电路有何功能？
4． 预习要求：熟练仪器的使用说明回但上述问题，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一阶电路的充放电时UC的变化曲线，由趋向测得的 值，并与参数值的计算结果作比较，并分析误差的原因。
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。
★★实验（设计性实验）
三． 实验目的
1．测定RC一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设计方法
3．掌握有关微分电路和积分电路的概念及设计方法
二、设计要求
. 测定一阶RC动态电路的零输入响应、零状态响应及全响应。
. 测定动态电路时间常数。
. 设计微分电路、积分电路和耦合电路。
三、实验原理
四、设计提示
1. RC电路时间常数τ的测定方法
图3-1（a）所示的RC电路中，电压源的方波信号，电容电压的零输入响应为
是幅值为、周期为、占空比为
（3-1）
式3-1表明，零输入响应是从初始值
图3-1（b）所示。当
测量电容电压 时， 开始，按指数规律逐渐地衰减，如 。用示波器测定时间常数时，可 所对应的时间，即为时间常数 。
同样地，也可用零状态响应波形来测定时间常数。图3-1（a）所示的RC电路的零状态响应为
（a） （b） （c）
座便器结构 图3-1 当
到 时， ，如图3-1（c）所示。电容电压从0增加 时对应的时间，就是时间常数。
2. 积分电路
是周期为 、占空比为 的方波信号， 时，电容电压的充、放电时间远大于方波信号的 ，所以，电容两端的电压
图3-1（a）电路中，电压源如果电路的时间常数周期，则 ，
上式表明，如果把
当作输入， 当作输出，那么，输出近似地等于输
为方波时，入的积分。这时，图3-1（a）电路可认为是一个积分电路。当输入
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