一阶R C电路的暂态 响应
专业：电子信息技术及仪器 姓名：__黄云焜__________ 实验报告 学号： 3100100407_______课程名称：__电路原理实验______指导老师：__ 熊素铭______成绩：__________________实验名称：_一阶RC电路的暂态响应____实验类型：________________同组学生姓名： __________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。 3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。 4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。 5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。 二、实验原理 1.电路的过渡过程
2.一阶RC 电路的零输入响应: 激励（电源）为零，由初始储能引起的响应(放电过程) 1)求RC电路时间常数τ 3.一阶RC 电路的零状态响应: 储能元件初始能量为零，在激励（电源）作用下产生的 响应。 1)求RC电路时间常数τ 4.一阶RC 电路的全响应: 非零起始状态的电路受到外加激励所引起的响应。
5. 一阶RC 电路的方波响应: 从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或者不断为高低值）。 6.微分电路和积分电路 1)微分电路:如图(1)RC电路，当输出电压取自电阻两端时，对于高频信号，可用作耦合 电路，而对于低频信号则可实现微分运算。 2) 积分电路 :如图(2)RC电路，当输出电压取自电容两端时，对于高频信号，可实现积分运算。 图（1）图（2） 7.冲激响应、阶跃响应及其关系：阶跃响应是阶跃函数激励下的零状态响应；冲激响应 是冲激函数激励下的零状态响应；冲激响应是阶跃响应的导数；
实验二 一阶电路的瞬态响应 一 实验目的 1 用万用表观察时间常数τ较大的RC 串联电路接通直流电压的瞬态响应。熟悉用万 用表判别较大电容好坏的方法。 2 用示波器观察和测定RC 电路的阶跃响应和时间常数τ。 3 了解时间常数对响应波形的影响及积分、微分电路的特点。 二 原理说明 1 用万用表观察大时间常数的RC 串联电路接通直流电压的瞬态响应。 如上图所示，虚线框内为万用表的欧姆档等效电路，它由电池，中值电阻r 和电流表G 组成。当万用表黑、红表笔分别接电解电容的正、负极时，就构成了RC 串联电路接通直流电压的情况，而表头指针的偏转就反映了电路响应电流的大小（满度电流I=v/r ）。当将电容的两个端点短路，即使电容的初始电压为零 0)0(=C V ，则电容两端的电压为 )1(/τt C e V V --= 电路中电流为 τ /t e r V i -= 其中rc =τ是这个电路的时间常数，若从下图所示响应电流随时间变化的曲线上，任 意选两点P （i 1，t 1）和Q （i 2, t 2） 则由 τ /11t e r V i -= τ/22t e r V i -= 得 τ/)(ln 122 1t t i i -= 于是，可得时间常数τ的关系式 ) /ln(211 2i i t t -= τ 若取 2/12i i = 则 7 .01 2t t -= τ 这样，只要从某点电流值i 1开始计时到i 1/2值所经历的时间除以0.7即为电路的时间常数τ。 图2-1 万用表的欧姆档检查电解点容等效电路 图2-2 点容器接通直流电压时响应 电流
当改变万用表欧姆档的档值时，其中值电阻值也随之改变，即电路的时间常数τ也随之改变，则瞬态响应所经历的时间也随之改变。当被测电容很小时，由于τ太小和表针的惰性，表针还未启动瞬态响应过程已经结束。所以，当电容量小于0.01uF 时，用万用表欧姆档还不能观察到电路的瞬态响应过程，且也只能在R ×10K 档（r 中=240K ）观察到表针有摆动的现象，表针未偏转至满度值就返回。 利用上述原理就可用万用表来判别大于0.01uF 的电容器的好坏，若表针不摆动或偏转后不返回，则说明电容器开路或短路。若表针不返回至“∞”处，则说明电容器漏电。 2 积分电路和微分电路 如图所示为一阶RC 串联电路图。 )(t Vs 是周期为T 的方波信号， 设0)0(=C V 则 dt t V RC dt R t V C dt t i C t V R R C ???=== )(1 )(1)(1)( 当时间常数RC =τ很大，即τ》T 时，在方波的激励下，C V 上冲得的电压远小于R V 上的电压，即)(t V R 》)(t V C 因此 )()(t V t Vs R ≈ 所以 dt t V RC t V S C ? ≈ )(1 )( 上式表明，若将)(t V C 作为输出电压，则)(t V C 近似与输出电压)(t Vs 对时间的积分成正比。我们称此时的RC 电路为积分电路，波形如下 如果输出电压是电阻R 上的电压V R （t ）则有 dt t dV RC t i R t V C R ) ()()(? =?= V S V 图2-3 一阶RC 串联实验电路图
专业：电子信息技术及 仪器 实验报告 姓名：__黄云焜课程名称：__电路原理实验______指导老师：__ 熊素铭______成绩：__________________ 实验名称：_一阶RC电路的暂态响应____实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。 3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。 4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。 5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。 二、实验原理 1.电路的过渡过程
2.一阶RC 电路的零输入响应: 激励（电源）为零，由初始储能引起的响应(放电过程) 1)求RC电路时间常数τ 3.一阶RC 电路的零状态响应: 储能元件初始能量为零，在激励（电源）作用下产生的响 应。
1)求RC电路时间常数τ 4.一阶RC 电路的全响应: 非零起始状态的电路受到外加激励所引起的响应。 5.一阶RC 电路的方波响应: 从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或 者不断为高低值）。
6.微分电路和积分电路 1)微分电路:如图(1)RC电路，当输出电压取自电阻两端时，对于高频信号，可用作耦合电 路，而对于低频信号则可实现微分运算。 2)积分电路:如图(2)RC电路，当输出电压取自电容两端时，对于高频信号，可实现积分运 算。 图（1）图（2） 7.冲激响应、阶跃响应及其关系：阶跃响应是阶跃函数激励下的零状态响应；冲激响应 是冲激函数激励下的零状态响应；冲激响应是阶跃响应的导数； 三、实验内容及数据记录分析 1.利用DG08动态电路板上的R、C元件组成RC充、放电电路，在示波器上观察零输入响 应、零状态响应和全响应曲线，测取电路时间常数τ(与理论值比较)。
姓名：王硕
一、实验目的 1、研究一阶动态电路的零输入响应、零状态响应及完全响应的特点和规律。掌握测量一阶电路时间常数的方法。 2、理解积分和微分电路的概念，掌握积分、微分电路的设计和条件。 3、用multisim 仿真软件设计电路参数，并观察输入输出波形。 二、实验原理 1、零输入响应和零状态响应波形的观察及时间常数τ的测量。 当电路无外加激励，仅有动态元件初始储能释放所引起的响应——零输入响应；当电路中动态元件的初始储能为零，仅有外加激励作用所产生的响应——零状态响应；在外加激励和动态元件的初始储能共同作用下，电路产生的响应——完全响应。 以一阶RC 动态电路为例，观察电路的零输入和零状态响应波形，其仿真电路如图1（a ）所示。 （a ） （b ） 图1 一阶RC 动态电路 方波信号作为电路的激励加在输入端，只要方波信号的周期足够长，在方波作用期间或方波间隙期间，电路的暂态响应过程基本结束（τ52/≥T ）。故方波的正脉宽引起零状态响应，方波的负脉宽引起零输入响应，方波激励下的)(t u i 和)(t u o 的波形如图1（b ）所示。在)2/0(T t ，∈的零状态响应过程中，由于T <<τ，故在2/T t =时，电路已经达到稳定状态，即电容电压S o U t u =)(。由零状态响应方程 可知，当2/)(S o U t u =时，计算可得τ69.01=t 。如能读出1t 的值，则能测出该电路的时间常数τ。 2、RC 积分电路 由RC 组成的积分电路如图2（a ）所示，激励)(t u i 为方波信号如图2（b ）所示，输出电压)(t u o 取自电容两端。该电路的时间常数2 T RC >>=τ（工程上称10倍以上关系为远远大于或远远小于关系。），故电容的充放电速度缓慢，在方波的下一个下降沿（或上升沿）到来时，充放电均未达到稳态，输出波形如图2（c ）所示，为近似三角波，三角波的峰值E <<'E 。 故R t u R t u t i i R )()()(≈=，因而?? ≈==dt t u RC dt t i C t u t u i c o )(1)(1)()(，所以输出电压近似地与输入电压的积分成正比。 图1 3、RC 微分电路 由RC 组成的微分电路如图3（a ）所示，激励)(t u i 为方波信号如图3（b ）所示，输出电压)(t u o 取自电阻两端。该电路的时间常数2 T RC <<=τ，故电容的充放电速度非常快，在方波的下一个下降沿（或上升沿）到来时，电容电压在很短的时间内已充放电完成，并早已达到稳态，输出波形如图3（c ）所示，为周期窄脉冲。
RC一阶电路的响应测试 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。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用示波器观测波形。 实验电路 原理说明 1. 电路中某时刻的电感电流和电容电压称为该时刻的电路状态。t=0时电感的初始电流iL （0）和电容电压uc（0）称为电路的初始状态。 在没有外加激励时，仅由t=0零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应称为，它取决于初始状态和电路特性 （通过时间常数τ=RC来体现），这种响应时随时间按指数规律衰减的。 在零初始状态时仅由在t0时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应，它取 决于外加激励和电路特性，这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。 含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应与稳态响应之和，实践中认为暂态响应在t=5τ时消失，电路进入稳态，在暂态还存在的这段时间就成为“过渡过程”。 2. CC电接通与断开的过渡过程是基本相同的。 3. 时间常数τ的测定方法: 用示波器测量零输入响应的波形如图9-1(b)所示。 根据一阶微分方程的求解得知uc＝Ume 如图9-1(c)所示。 -t/RC＝Ume-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368Um。此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得， 1
uuUmUm tt 00 c ucRUmUm 0.632 uc0.368t t 00 (b) 零输入响应 (a) RC一阶电路(c) 零状态响应 图9-1 4. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。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<
实验报告 课程名称：__电路原理实验______指导老师：__ 熊素铭______成绩：__________________ 实验名称：_一阶RC电路的暂态响应____实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。 3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。 4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。 5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。 二、实验原理 1.电路的过渡过程 2.一阶RC 电路的零输入响应: 激励（电源）为零，由初始储能引起的响应(放电过程) 1)求RC电路时间常数τ 专业：电子信息技术及仪器 姓名：__黄云焜__________ 学号：3100100407_______ 日期：__2012.3.6_ _ 地点：__东三208___
3.一阶RC 电路的零状态响应: 储能元件初始能量为零，在激励（电源）作用下产生的响应。 1)求RC电路时间常数τ 4.一阶RC 电路的全响应: 非零起始状态的电路受到外加激励所引起的响应。 5.一阶RC 电路的方波响应: 从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或者不断 为高低值）。
6.微分电路和积分电路 1)微分电路:如图(1)RC电路，当输出电压取自电阻两端时，对于高频信号，可用作耦合电路，而 对于低频信号则可实现微分运算。 2) 积分电路 :如图(2)RC电路，当输出电压取自电容两端时，对于高频信号，可实现积分运算。 图（1）图（2） 7.冲激响应、阶跃响应及其关系：阶跃响应是阶跃函数激励下的零状态响应；冲激响应是冲激函数 激励下的零状态响应；冲激响应是阶跃响应的导数； 三、实验内容及数据记录分析 1.利用DG08动态电路板上的R、C元件组成RC充、放电电路，在示波器上观察零输入响应、零 状态响应和全响应曲线，测取电路时间常数τ ( 与理论值比较)。 1) 观察的曲线图如下 零输入响应曲线零状态响应曲线全响应曲线装 订 线
信号与系统实验报告学院：电子信息与电气工程学院 班级: 13级电信<1>班 学号: 20131060104 姓名:李重阳
实验四一阶电路的暂态响应 一、实验目的 1、研究一阶电路零状态、零输入响应和全相应的的变化规律和特点。 2．学习用示波器测定电路时间常数的方法，了解时间参数对时间常数的影响。3．掌握微分电路与积分电路的基本概念和测试方法。 4、掌握一阶电路暂态响应的原理； 5、观测一阶电路的时间常数τ对电路暂态过程的影响。 二、一阶电路暂态响应概念和意义： （一）、一阶电路暂态响应的感念和物理意义 1、RC一阶电路的零状态响应： 就是，在RC电路中，当电容上的电压u C＝0时，电路处于零状态，当电源通过R向电容C充电，u C（t）称为零状态响应。当u C上升到所需要的时间称为时间常数。 2、RC一阶电路的零输入响应 当u C上的电压稳定后，使电容C通过R放电，Uc（t）称为 零输入响应。当u C下降到所需要的时间称为时间常数，。 本实验研究的暂态响应主要是指系统的零状态电压响应。一阶电路的零状态响应，是系统在无初始储能或状态为零情况下，仅由外加激励源引起的响应。 3、RL和RC电路的时间常数的物理意义是： RL：电感的电流减小到原来的1/e需要的时间。 RC：电容的电压减小到原来的1/e需要的时间。RC电路中,若时间常数远大于方波周期,用示波器在C两端看到的将是幅值非常小的三角波，而R两端几乎就是方波。R或C增大，电路的响应时间延长。 4、微分电路和积分电路 在方波信号u S 作用在电阻R、电容C串联电路中，当满足电路时间常数远 远小于方波周期T的条件时，电阻两端（输出）的电压U R 与方波输入信号u S 呈 微分关系，该电路称为微分电路。
《电路与模电》实验报告 实验题目：RC 一阶电路的暂态响应 姓名： 学号： 实验时间： 实验地点： 指导老师： 班级： 一、实验目的 1.测定RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应。 2.学习时间常数的测量方法。 3.掌握有关微分电路、积分电路的概念。 4.进一步学会用示波器观测波形。 二、实验原理 1. 动态电路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。如果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，可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那么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: 用示波器测得零状态响应的波形如图6－1所示。 根据一阶微分方程的求解得知 当零状态响应波形增长到0.632E 所对应的时间就等于τ。 τ t RC t c Ee Ee u --==装订线
图6－1 RC 电路的零状态响应 亦可用零输入响应波形所对应的时间测得，如右下图所示。 图6－2 RC 电路的零输入响应 当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368E ，此时所对应的时间就等于τ。 1. 微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足条件 时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 端作为响应输出（如图6－3所示），则该电路就成了一个微分电路，因为此时电路的输出信号电压基本与输入信号电压的微分成正比。利用微分电路可将方波转变成尖脉冲。 2 T RC <<=τR U U U U 装订线
r c一阶电路的响应测试实验 报告 标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
RC一阶电路的响应测试 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。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用示波器观测波形。 实验电路 原理说明 1. 电路中某时刻的电感电流和电容电压称为该时刻的电路状态。t=0时电感的初始电流iL （0）和电容电压uc（0）称为电路的初始状态。 在没有外加激励时，仅由t=0零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应称为，它取决于初始状态和电路特性 （通过时间常数τ=RC来体现），这种响应时随时间按指数规律衰减的。 在零初始状态时仅由在t0时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应，它取 决于外加激励和电路特性，这种响应是由零开始随时间按指数规律增长的。线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之和。 含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应与稳态响应之和，实践中认为暂态响应在t=5τ时消失，电路进入稳态，在暂态还存在的这段时间就成为“过渡过程”。 2. CC电接通与断开的过渡过程是基本相同的。 3. 时间常数τ的测定方法: 用示波器测量零输入响应的波形如图9-1(b)所示。 根据一阶微分方程的求解得知uc＝Ume 如图9-1(c)所示。 -t/RC＝Ume-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝。此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到所对应的时间测得， 1
uu UmUm tt 00 c ucR UmUm t 00 (b) 零输入响应 (a) RC一阶电路 (c) 零状态响应 图 9-1 4. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。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<
一道竞赛试题的多种解法 实验报告 课程名称：__电路原理实验______指导老师：__ 熊素铭______成绩：__________________ 实验名称：_一阶RC电路的暂态响应____实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的 1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。 3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。 4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系。 5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。 二、实验原理 1.电路的过渡过程 2.一阶RC 电路的零输入响应: 激励（电源）为零，由初始储能引起的响应(放电过程) 1)求RC电路时间常数τ 专业：电子信息技术及仪器 姓名：__黄云焜__________ 学号： 3100100407_______ 日期：__2012.3.6_ _ 地点：__东三208___
3.一阶RC 电路的零状态响应: 储能元件初始能量为零，在激励（电源）作用下产生的响 应。 1)求RC电路时间常数τ 4.一阶RC 电路的全响应: 非零起始状态的电路受到外加激励所引起的响应。 5.一阶RC 电路的方波响应: 从本质上看，方波是以相同的时间间隔，不停开关的电压（或 者不断为高低值）。
6.微分电路和积分电路 1)微分电路:如图(1)RC电路，当输出电压取自电阻两端时，对于高频信号，可用作耦合 电路，而对于低频信号则可实现微分运算。 2) 积分电路 :如图(2)RC电路，当输出电压取自电容两端时，对于高频信号，可实现积分运算。 图（1）图（2） 7.冲激响应、阶跃响应及其关系：阶跃响应是阶跃函数激励下的零状态响应；冲激响应是 冲激函数激励下的零状态响应；冲激响应是阶跃响应的导数； 三、实验内容及数据记录分析 1.利用DG08动态电路板上的R、C元件组成RC充、放电电路，在示波器上观察零输入响 应、零状态响应和全响应曲线，测取电路时间常数τ ( 与理论值比较)。 1) 观察的曲线图如下 装 订 线
课程名称：电路与电子技术实验Ⅰ 指导老师：成绩： ______________________________ 实验名称：一阶RC电路的暂态响应实验类型：基础规范型实验同组学生姓名： 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得 一、实验目的与要求 1. 熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 2. 研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。 3. 掌握积分电路和微分电路的基本概念。 4. 学习从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。 二、实验内容和原理 1. 零输入响应、零状态响应、全响应零输入响应：指激励为零，初始状态不为零所引起的电路响应零状态响应：初始状态为零，而激励不为零所产生的电路响应全响应：激励与初始状态均不为零时所产生的电路响应。 2. 一阶RC电路的零输入响应(放电过程) 如图，当开关闭合时，电路中有： t u C (t) U 0e RC(t 0 )； t u R (t) -U0e RC (t 0 ) t iC (t)uR(t) - U0 e RC (t 0 ) C R R 变化曲线如图所示，其中时间常数τ可通过以下方法求得： ①按照时间常数的定义，τ即为右图中线段AB。②如图，在[t0,uC(t0)] 点作uC(t0) 的切线，得到次切距CD，线段CD即为τ。 3. 一阶RC电路的零状态响应(充电过程) 如上图，当开关 断开时，电路中有： t u C (t) U S U S e RC(t 0 ) t u R (t) U S -u C(t) U S e RC (t 0 )
三墩职业技术学院实验报告课程名称：电子电路设计实验指导老师：成绩：__________________ 实验名称：一阶RC电路的瞬态响应过程实验研究实验类型：探究类同组学生姓名：__ 一、实验目的二、实验任务与要求 三、实验方案设计与实验参数计算（3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路……） 六、实验调试、实验数据记录七、实验结果和分析处理 八、讨论、心得 一、实验目的 1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应过程。 2、研究一阶RC电路在零输入、阶跃激励情况下，响应的基本规律和特点。 3、学习用示波器观察分析RC电路的响应。 4、从响应曲线中求RC电路的时间常数。 二、实验理论基础 1、一阶RC电路的零输入响应（放电过程） 零输入响应：
电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应，即电路初始状态不为零，输入为零所引起的电路响应。 （实际 上是 电容器C 的 初始电压经电阻R 放电过程。） 在图1中，先让开关K 合于位置a ，使电容C 的初始电压值0)0(U u c =-，再将开关K 转到位置b 。 电容器开始放电，放电方程是 可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律： 衰减到1/e （36.8%）)0(u c 所需要的 式中τ=RC 为时间常数，其物理意义是 时间，反映了电路过渡过程的快慢程度。τ越大，暂态响应所持续的时间越长，即过渡过程的时间越长；反之，τ越小，过渡过程的时间越短。时间常数可以通过相 应的衰减曲线来反应，如图2。由于经过5τ时间后，已经衰减到初态的1%以 下，可以认为经过5τ时间，电容已经放电完毕。 图2 2、一阶RC 电路的零状态响应（充电过程） 所谓零状态响应是指初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。一阶RC 电路在阶跃信号激励下的零状态响应实际上就是直流电源经电阻R 向C 充电的过程。在图1所示的一阶电路中，先让开关K 合于位置b ，当t = 0时，将开关K 转到位置a 。 电容器开始充电，充电方程为 图1 ) 0(0≥=+t dt du RC u C C ) 0()0()(0≥- =- =---t e R U R e u t i t RC t C C τ ) (u t C )0()0()(0≥==- - -t e U e u t u t RC t C C τ )(u t C 装 订
实验4 一阶RC电路的暂态响应
1.掌握电容器充电与放电过程中电流与电压的变化规律。 2.了解电路参数对充放电过程的影响。 3.了解微分电路与积分电路的功能及电路时间常数的选择方法。
1．电容器的充电、放电 电容器是一种贮能元件，在带有电容器的电路中发生通断换接时，由于电容器贮能状态不能突变所以在电路中就产生了过渡过程。在直流电路中，电容器接通电源，在极板上积累电荷的过程称为充电；已充电的电容器通过电阻构成闭合回路使电荷中和消失的过程称为放电。 根据电路理论，在单一贮能元件组成的一阶电路中，过渡过程中的暂态电流与电压是按指数规律变化的。这一规律可以用下面的数字式表示，即 τ t c c c c e i i i t i ? +∞?+∞=)]()0([)()( τt c c c c e u u u t u ?+∞?+∞=)]()0([)()( 式中及是起始瞬间的电容电流及电压，(0)C i +(0)C u +()C i ∞及()C u ∞是电路稳定后的电容电流及电压。 i R C 图 3.4a.1 电容器充放电电路 电容器充放电电路中电流、电压变化曲线分别如图3.4a.2(a)及图3.4a.2(b)所示。这曲线是由电路发生通断瞬间的起始状态向新的稳定状态过渡的指数曲线。其起始状态可根据换路定律确定，即在电路参数不变时，若电路发生换接，则电容器端电压不能突变，也就是在电路换接前后的瞬间是相等的，即 c u )0()0(?+=c c u u 电路的时间常数τ，可以根据和计算，即R C RC τ=，τ用来表征过渡过程的长短。 τ大过渡过程时间长，反之就短。若的单位为Ω，C 的单位为F，则τ的单位为s。 R τ可以从的变化曲线上求得。从曲线上任选一点起算，每经过t =τ的时间，电流或 电压就变化了起算值与稳态值之差的63.2%，即尚余36.8%需在以后过程中完成。或者可在起算点作指数曲线的切线，此切线与稳态值坐标线的交点与起算点之间的时间坐标差即为时 c u
一阶电路的暂态响应 指导老师：徐峰 吉林大学通信工程学院吉林长春130012 摘要：输出信号与输入信号的微分成正比的电路称为微分电路，输出信号与输入信号的积分成正比的电路称为积分电路。积分和微分电路是利用电容的充电特性实现的，基本上由一个电容和一个电阻组成，积分和微分电路的特性由电阻和电容的特性决定（RC时间常数），时间常数越大，波形变化所需的时间越长。又τ=RC，再T、C一定时，我们可以通过改变R的值，来得到我们所需要的电路。本次实验通过改变电阻R来使在微分电路中T/2=5.5τ，在积分电路中5/2T=τ，用示波器测出波形图，并与用multisim模拟出的波形图进行比较。 关键词:一阶RC电路微分电路积分电路时间常数 Abstract：Output signal and the input signal is proportional to the differential circuit is called a differential circuit, the output signal and the input signal is proportional to the integral of the circuit is called an integrating circuit. Integral and differential circuit using the capacitor charging characteristics are achieved, basically consists of a capacitor and a resistor, integral and differential characteristics of the circuit by the resistance and capacitance characteristics of the decision (RC time constant), the greater time constant, the waveform change the longer the time required.And τ=RC,when the value of C 、T unchanged，we can change the value of R，to get circuit that we want. This experiment by changing the resistor R to make the differential circuit T / 2 = 5.5τ, the integrator circuit 5/2T = τ, measured with an oscilloscope waveform, and with the use multisim simulated waveform diagram for comparison.
课程名称： 电路与电子技术实验Ⅰ 指导老师： 成绩：______________ 实验名称： 一阶RC 电路的暂态响应 实验类型：基础规范型实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的与要求 1.熟悉一阶RC 电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 2.研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。 3.掌握积分电路和微分电路的基本概念。 4.学习从响应曲线中求出RC 电路时间常数τ。 二、实验内容和原理 1.零输入响应、零状态响应、全响应 零输入响应：指激励为零，初始状态不为零所引起的电路响应。 零状态响应：初始状态为零，而激励不为零所产生的电路响应。 全响应：激励与初始状态均不为零时所产生的电路响应。 2.一阶RC 电路的零输入响应（放电过程） 如图，当开关闭合时，电路中有： )0()(0+-≥=t e U t u RC t C ； )0(-)(0R +- ≥=t e U t u RC t )0(R U -) ()(0C +-≥==t e R t u t i RC t R 变化曲线如图所示，其中时间常数τ可通过以下 方法求得： ①按照时间常数的定义，τ即为右图中线段AB 。 ②如图，在 [t0,uC(t0)]点作uC(t0)的切线，得到次切距CD ，线段CD 即为τ。 3. 一阶RC 电路的零状态响应（充电过程） 如上图，当开关断开时，电路中有： )0()(S +-≥-=t e U U t u RC t S C )0()(-)(C R +-≥==t e U t u U t u RC t S S
实验报告 课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：一阶RC电路的暂态响应实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应和全响应。 2、研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。 3、掌握积分电路和微分电路的基本概念。 4、研究一阶动态电路阶跃响应和冲激响应的关系 5、从响应曲线中求出RC电路时间常数τ。 二、实验内容和原理 1、零输入响应：指输入为零，初始状态不为零所引起的电路响应。 2、零状态响应：指初始状态为零，而输入不为零所产生的电路响应。 3、完全响应：指输入与初始状态均不为零时所产生的电路响应。 三、主要仪器设备 1、信号源 2、DG08动态实验单元 3、示波器 四、操作方法和实验步骤 1、利用Multisim软件仿真，了解电路参数和响应波形之间的关系，并通过虚拟示波器的调节熟悉时域测量的基本操作。 2、实际操作实验。积分电路和微分电路的电路接法如下，其中电压源使用方波： 五、实验数据记录和处理
任务1：软件仿真 1.RC电路零输入响应、零状态响应仿真及时间常数的确定 上图是零输入响应电容的放电曲线，取第一个参考点为峰值点(4.369s, 5V)，计算得第二个参考点电压应为5×0.368=1.84V,调整黄色测量线至曲线上最接近的对应点，得横坐标4.421s，由图得τ=51.613ms 上图是零状态响应电容的充电曲线，任取第一个参考点为(5.186s, 1.007V),计算得第二个参考点电压应为1.007+0.632×(5-1.007)=3.580V，调整黄色测量线至曲线上最接近的对应点得横坐标5.237s，由图得τ=50.806ms 2.方波电路零输入响应、零状态响应仿真及时间常数的确定 由于操作读数方法和上面一样，以下仿真中均已调整好两条测量线的位置，因此虚拟仪表面板上显示的T2-T1直接可作为仿真测量的时间常数值，下面不再一一叙述读数过程。
实验报告 课程名称： 电路原理实验（乙） 指导老师： 聂曼_ 成绩： 实验名称：一阶RC 电路的暂态响应 实验类型： 验证型 同组学生姓名：李东轩 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、 实验目的和要求 记忆：能绘出一阶RC 电路的电路结构 能描述一阶RC 电路产生零状态响应、零输入响应和全响应满足的条件 理解：能区别一阶RC 电路零状态响应、零输入响应和全响应的不同 能解释一阶RC 电路零状态响应、零输入响应表达式中时间常数的意义 能描述一阶RC 电路零状态响应、零输入响应波形的特点 应用：能运用一阶RC 电路阶跃激励的零状态响应、零输入响应的波形特点，解释 特定方波激励的响应波形的变化规律和特点 分析：比较积分、微分电路方波响应的表达式，能归纳一阶RC 电路符合积分、微 分电路满足的条件 评价：通过实验选择合适的电路参数验证积分、微分电路的响应特性 创新：根据阶跃响应和冲激响应的关系，设计同时观察阶跃响应、冲激响应的一阶 动态电路 二、 实验内容和原理 实验任务1： R=1kΩ，C=1000uF （电解电容、有正负极） 直流源Us 幅值可调，不要给太大 示波器时基调节合适 开关从b 到a ，充电电路，达到稳态产生什么响应？观察波形并记录 开关从a 到b ，放电电路，达到稳态产生什么响应？观察波形并记录 全响应如何获得？ 时间常数=？怎么求？如何测得？
实验任务2： R=1kΩ，C=1uF 方波电压信号源幅值为3V 调节方波频率f，使之满足时间常数=0.1T 时间常数=T 时间常数=10T 分别记录积分电路、微分电路响应波形 观察积分电路、微分电路响应时，可运用示波器MATH功能观察其他波形 实验任务3（小组讨论）： 阶跃响应与冲激响应的关系：导数？ 三、主要仪器设备 MES-1电工实验台直流部分相关仪表： 双路直流电压源、直流电流源、直流电压表、直流电流表 MY61万用表 实验板 四、操作方法和实验步骤 实验任务1： 按电路图连接电路，可得下图：
DONGFANG COLLEGE，FUJIAN AGRICULTURE AND FORESTRY UNIVERSITY 实验名称：一阶电路的暂态响应 系别：计算机系 年级专业：10级电子信息工程 学号：1050302098 姓名：曾喜德 任课教师：杨立娟成绩： 201 年月日
一、实验目的 1. 掌握一阶电路暂态响应的原理； 2. 观测一阶电路的时间常数τ对电路暂态过程的影响。 二、实验原理说明 含有L 、C 储能元件的电路通常用微分方程来描述，电路的阶数取决于微分方程的阶数。凡是用一阶微分方程描述的电路称为一阶电路。一阶电路由一个储能元件和电阻组成，有两种组合：RC 电路和RL 电路。图6-1和图6-2分别描述了RC 电路与RL 电路的基本连接示意图。 图6-1 RC 电路连接示意图 图6-2 RL 电路连接示意图 根据给定的初始条件和列写出的一阶微分方程以及激励信号，可以求得一阶电路的零输入响应和零状态响应。当系统的激励信号为阶跃函数时，其零状态电压响应一般可表示为下列两种形式： τ t e U t u - =0)( （t ≥0） )1()(0τt e U t u - -= （t ≥0） 其中，τ为电路的时间常数。在RC 电路中，τ=RC ；在RL 电路中，τ=L/R 。零状态电流响应的形式与之 相似。本实验研究的暂态响应主要是指系统的零状态电压响应。 三、实验内容 一阶电路的零状态响应，是系统在无初始储能或状态为零情况下，仅由外加激励源引起的响应。 为了使我们能够在仪器上看到稳定的波形，通常用周期性变化的方波信号作为电路的激励信号。此时电路的输出即可以看成是研究脉冲序列作用于一阶电路，也可看成是研究一阶电路的直流暂态特性。即用方波的前沿来代替单次接通的直流电源，用方波的后沿来代替单次断开的直流电源。方波的半个周期应大于被测一阶电路的时间常数的3-5倍；当方波的半个周期小于被测电路时间常数3-5倍时，情况则较为复杂。 信号源： C R Uc （t ） Us （t ） R Ur （t ） Us （t ） L