rc電路設(shè)計(jì)和特性測(cè)試

1、廣州大學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告開(kāi)課學(xué)院及實(shí)驗(yàn)室： 年 月 日學(xué)院機(jī)械與電氣工程年級(jí)、專業(yè)、班 姓名 學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)課程名稱 電路 成績(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱 實(shí)驗(yàn)八 RC 電路設(shè)計(jì)和特性測(cè)試 指導(dǎo)老師一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握一階 ．掌握一階 RC RC 電路的幾種組成形式及其作用，利用不同的 電路的幾種組成形式及其作用，利用不同的 RC RC 組合電路實(shí) 組合電路實(shí)現(xiàn)波形變換、信號(hào)耦合、脈沖分壓等電路功能。 現(xiàn)波形變換

2、、信號(hào)耦合、脈沖分壓等電路功能。2．研究 ．研究 RC RC 電路的頻率響應(yīng)特性，掌握 電路的頻率響應(yīng)特性，掌握 RC RC 電路幅頻特性和相頻特性的測(cè)試 電路幅頻特性和相頻特性的測(cè)試方法，并繪制頻率特性曲線。 方法，并繪制頻率特性曲線。3．掌握 ．掌握 RC RC 濾波電路，利用 濾波電路，利用 RC RC 電路構(gòu)成常見(jiàn)的低通、高通濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì) 電路構(gòu)成常見(jiàn)的低通、高通濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的濾波、選頻、移相等。 信號(hào)的濾波、選頻、移相

3、等。二、實(shí)驗(yàn)原理 二、實(shí)驗(yàn)原理一、 一、 一階 一階 RC 電路的時(shí)域特性 電路的時(shí)域特性含有一個(gè)儲(chǔ)能元件 L 或 C 的電路，其電路方程可用一階微分方程描述，這種電路稱為一階電路。圖8-1 所示的 RC 充放電電路就是一個(gè)典型的一階電路。圖 8-1 RC 充放電電路描述該電路的一階微分方程為：解得一階 RC 電路的全響應(yīng)為： 其中RC ? ? 稱為一階 RC 電路的時(shí)間常數(shù)，R 的單位為歐姆，

4、C 的單位為法拉，? 的單位為秒。0 ) 0 ( U uC ? ? 稱為電容電壓的初始值， S U 為一階 RC 電路的直流激勵(lì)。1、一階 、一階 RC 電路的零狀態(tài)響應(yīng)（階躍響應(yīng)） 電路的零狀態(tài)響應(yīng)（階躍響應(yīng)）如果電路中儲(chǔ)能元件沒(méi)有儲(chǔ)存能量，處于零狀態(tài)，即 0 ) 0 ( U uC ? ? =0，當(dāng)接通外電源時(shí)，電路中所產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。對(duì)于圖 11-1 所示的一階 RC 電路，在 t=0 時(shí)，將開(kāi)關(guān) K 由位置 2 合到位置

5、 1，直流電源 S U 向 C 充電，電路的零狀態(tài)響應(yīng)為，t≥0t≥0 零狀態(tài)響應(yīng) 過(guò)程中，電容電壓由零逐漸上升到 US，電路時(shí)間常數(shù)τ=RC 決定上升的快慢，當(dāng) t=τ時(shí)，uc(t )=0.632US ，如圖 8-2 所示。圖 8-2 一階 RC 電路的零狀態(tài)響應(yīng)曲線2、一階 、一階 RC 電路的零輸入響應(yīng) 電路的零輸入響應(yīng)電路在無(wú)電源激勵(lì),輸入信號(hào)為零的條件下,由儲(chǔ)能元件的初始狀態(tài)所產(chǎn)生的電路響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)。在圖 11-1

6、中，當(dāng) t=0 時(shí)，將開(kāi)關(guān) K 從位置 1 合到位置 2，使電路脫離電源，于是電容元件經(jīng)過(guò)電阻 R 放電，電路的零輸入響應(yīng)為： ? tc e U u? ? 0t≥0 ? te R U i? ? ? 0t≥0零輸入響應(yīng)的輸 出波形為單調(diào)下降的。當(dāng) t=τ=RC 時(shí)，uc(τ)=01U e =0.368 0 U ，如圖 8-3 所示。圖 8-3 一階 RC 電路的零輸入響應(yīng)曲線0 (0 )cc sCdu RC u U dtu U? ? ?

7、 ? ? ? ? ? ?0 ( ) (1 )t tc S u t U e U e ? ? ? ? ? ? ?0(1 )tc u U e ?? ? ?0t U i e R? ? ?六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1. 1.改變電源電壓的幅值，是否會(huì)改變過(guò)渡過(guò)程的快慢，為什么？ 改變電源電壓的幅值，是否會(huì)改變過(guò)渡過(guò)程的快慢，為什么？不會(huì) 不會(huì),只和 只和τ值有關(guān) 值有關(guān) 三要素法求出電容的電壓關(guān)系是 三要素法求出電容的電壓關(guān)系是:

8、 Uc Uc = (uc0-uc( (uc0-uc(∞))e^(-t/ ))e^(-t/τ)+uc( )+uc(∞) 顯然是 顯然是一個(gè)指數(shù)的關(guān)系 一個(gè)指數(shù)的關(guān)系 變化的的快慢是由 變化的的快慢是由τ值決定的 值決定的2. 2. 積分電路、微分電路和耦合電路在方波激勵(lì)下的輸出波形是怎樣的？它們應(yīng)滿足什么條件？ 積分電路、微分電路和耦合電路在方波激勵(lì)下的輸出波形是怎樣的？它們應(yīng)滿足什么條件？其實(shí)積分點(diǎn)路和微分電路就是利用時(shí)間常數(shù) 其

9、實(shí)積分點(diǎn)路和微分電路就是利用時(shí)間常數(shù)t=RC來(lái)控制輸出的，一般積分電路中， 來(lái)控制輸出的，一般積分電路中，RC電路的 電路的時(shí)間常數(shù) 時(shí)間常數(shù)t遠(yuǎn)大于脈沖寬度，其輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比，故為積分電路， 遠(yuǎn)大于脈沖寬度，其輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比，故為積分電路， 微分 微分電路中要求 電路中要求t=RC時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于脈沖寬度。通過(guò)改變電容的充放電的時(shí)間使得輸入的矩形脈沖信 時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于脈沖寬度。通過(guò)改變電

10、容的充放電的時(shí)間使得輸入的矩形脈沖信號(hào)變成尖脈沖。 號(hào)變成尖脈沖。 微分電路能夠取出輸出信號(hào)中突變的成分，即取出輸入信號(hào)中的高頻成分，去掉低 微分電路能夠取出輸出信號(hào)中突變的成分，即取出輸入信號(hào)中的高頻成分，去掉低頻成分。而積分電路與之正好相反 頻成分。而積分電路與之正好相反 積分電路：在上升沿沒(méi)到來(lái)之前，輸出為 積分電路：在上升沿沒(méi)到來(lái)之前，輸出為0V，當(dāng)輸入脈沖出現(xiàn) ，當(dāng)輸入脈沖出現(xiàn)后，輸入信號(hào)電壓通過(guò)電阻對(duì)電容充電，由于時(shí)間常數(shù)

11、比較大，所以在 后，輸入信號(hào)電壓通過(guò)電阻對(duì)電容充電，由于時(shí)間常數(shù)比較大，所以在C上電壓上升比較緩慢，按 上電壓上升比較緩慢，按指數(shù)規(guī)律上升，由于時(shí)間常數(shù)大于脈沖寬度，所以對(duì)電容充電不久輸入脈沖就跳變?yōu)?指數(shù)規(guī)律上升，由于時(shí)間常數(shù)大于脈沖寬度，所以對(duì)電容充電不久輸入脈沖就跳變?yōu)?，對(duì)電容充 ，對(duì)電容充電結(jié)束。同理，在低電平階段，電容因?yàn)槌潆姇r(shí)間很多，所以放電時(shí)間也很短，然后高電平有來(lái) 電結(jié)束。同理，在低電平階段，電容因?yàn)槌潆姇r(shí)間很多，所以