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;