实验二 积分与微分电路

实验二 一阶电路暂态过程的研究一．实验目的1．研究RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的规律和特点； 2．学习一阶电路时间常数的测量方法，了解电路参数对时间常数的影响； 3．掌握微分电路和积分电路的基本概念。

二．原理说明1．RC 一阶电路的零状态响应RC 一阶电路如图2-1所示，开关S 在‘1’的位置，ｕC ＝0，处于零状态，当开关S 合向‘2’的位置时，电源通过R 向电容C 充电，ｕC (t )称为零状态响应τtU U u -S S c e -=变化曲线如图2-2所示，当ｕC 上升到S632.0U 所需要的时间称为时间常数τ，RC τ=。

2．RC 一阶电路的零输入响应在图2-1中，开关S 在‘2’的位置电路稳定后，再合向‘1’的位置时，电容C 通过R 放电，ｕC (t)称为零输入响应，τtU u -S c e=S 368.0U变化曲线如图2-3所示，当u C 下降到S 368.0U 所需要的时间称为时间常数τ，RC τ=。

3．测量RC 一阶电路时间常数τ图2-1电路的上述暂态过程很难观察，为了用普通示波器观察电路的暂态过程，需采用图2-4所示的周期性方波ｕS 作为电路的激励信号，方波信号的周期为T ，只要满足τ52≥，便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。

电阻R 、电容C 串联与方波发生器的输出端连接，用双踪示波器观察电容电压u C ，便可观察到稳定的指数曲线，如图2-5所示，在荧光屏上测得电容电压最大值(cm)a Cm =U 取(cm)0.632a b =，与指数曲线交点对应时间t 轴的x 点，则根据时间t 轴比例尺（扫描 时间cm t），该电路的时间常数cm(cm)x t ⨯=τ。

U U 0.632U U S0.368U4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τ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，tu RCu d d SR ≈， 该电路称为微分电路。

深圳大学实验报告课程名称:实验项目名称:学院:计算机与软件学院班级:实验时间:实验报告提交时间:一、实验目的1、掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能;2、掌握用运算放大器组成积分微分电路;3、学会上述电路的测试和分析方法。

二、实验仪器1、数字万用表2、双踪示波器3、信号发生器三、实验内容1. 电压跟随电路实验电路图 4-1如下,按表 4-1内容实验并测量记录。

2. 反相比例放大器实验电路如图 4-2所示, U0=-RF*Ui/R1,按表 4-2内容实验并测量记录。

3. 同相比例放大电路实验电路如图 4-3所示, U0=(1+RF/R1Ui,按表 4-3实验测量并记录。

4. 反相求和放大电路实验电路如图 4-4所示, U0=-RF(Ui1/R1+Ui2/R2,按表 4-4内容进行实验测量。

四、数据分析1. 电压跟随电路R L =∞:(误差如下-2V :(2.005-2 /2*100%=0.25% -0.5V :(0.502-0.5 /0.5*100%=0.4% 0 V: 0% -2V :(0.5-0.499 /0.5*100%=0.2% -2V :(1.002-1 /1*100%=0.2%RL=5K1:(误差如下-2V :(2.003-2 /2*100%=0.15%-0.5V :(0.502-0.5 /0.5*100%=0.4%0 V: 0%-2V :(0.5-0.499 /0.5*100%=0.2%-2V :(1.002-1 /1*100%=0.2%2. 反相比例放大器误差分析:30.05mV :17.3/0.3005/1000*100%=5.757%100mV : 21.1/1/1000*100%=2.11%300mV : 30.0/3/1000*100%=1%1000mV : 84/10/1000*100%=0.84%3000mV : 20030/30/1000*100%=66.767% 这个误差之所以这么大, 是因为电源是 12V ,所以输出电压不可能达到 30V ,最多是 12V 。

机械工业出版社印制
*6.3
二阶电路动态响应的实验研究 （设计性实训）
6.3.1 实训目的
1）加深对二阶电路动态响应的理解。 2）了解二阶电路动态响应的实验研究方法。 3）初步掌握设计性实训的思路和方法。
6.3.2 实训原理
1 ） RLC 串联电路，无论是零输入响应，或是零状态响 应，二阶电路动态过程的性质， 完全由特征方程
3）示波器的探头与电路连接时，接地点不能接错，否 则信号将被短路。
4）信号发生器、示波器和实验电路的地端应连在一起， 即共地，以防止干扰。
6.3.7
设计报告要求
主要内容：
1）实训目的、基本原理和实训设计方案。 2）电路图、所需仪表、元器件和电路参数。 3）实验内容和操作步骤。 4）数据测量与分析。
积分实验电路
图6-6
积分实验电路
6.1.6
注意事项
1）用示波器观察信号发生器产生的方波，防止失真。 2）示波器的探头与电路连接时，接地点不能接错，否则 信号将被短路。 3）信号发生器、示波器和电路的地端应连接在一起，即 共地，以防止干扰。 4）用示波器观察UC和IC波形时，由于信号幅值相差较大， 要缓慢调节Y轴的灵敏度，使波形清晰可测。
L为电感线圈， C为可变电容， R 为可变电阻。改变电 容或电阻的参数可获得各种响应状态。信号发生器接地端 与示波器的接地端并联接地。 振荡电路中电流I，在电阻R上产生电压作为取样信号 电压加到示波器的 Y 输入端，即能观察到测量值的波形与 数值。
实验电路
图6-11
RLC串联的二阶电路
操作步骤
调节信号发生器的方波输出频率为50~100HZ，输出电 压2V固定不变，L为电感线圈，C选用0.2μf电容，R为可变 电阻4.7KΩ ，在0~500Ω ~2KΩ 范围可调。用示波器观察分 析R＜2 、R＝2 L/C L/C 以及 R＞2

积分电路和微分电路实验报告篇一：积分电路与微分电路实验报告四、积分电路与微分电路目的及要求：（1）进一步掌握微分电路和积分电路的相关知识。

（2）学会用运算放大器组成积分微分电路。

（3）设计一个RC微分电路，将方波变换成尖脉冲波。

（4）设计一个RC积分电路，将方波变换成三角波。

（5）进一步学习和熟悉Multisim软件的使用。

（6）得出结论进行分析并写出仿真体会。

一．积分电路与微分电路1. 积分电路及其产生波形1.1运算放大器组成的积分电路及其波形设计电路图如图所示：图 1.1积分电路其工作原理为：积分电路主要用于产生三角波，输出电压对时间的变化率与输入阶跃电压的负值成正比，与积分时间常数成反比，即?U0?t??UinR1C式中，R1C积分时间常数，Uin为输入阶跃电压。

反馈电阻Rf的主要作用是防止运算放大器LM741饱和。

C为加速电容，当输入电压为方波时，输入端U01的高电平等于正电源?Vcc，低电平等于负电源电压?Vdd，比较器的U??U??0时，比较器翻转，输入U01从高电平跳到低电平?Vdd。

输出的是一个上升速度与下降速度相等的三角波形。

图1.2积分电路产生的波形1.2微分电路及其产生波形2. 运算放大器组成的微分电路及其波形设计的微分电路图：图2.1微分电路其工作原理为：将积分电路中的电阻与电容对换位子，并选用比较小的时间常数RC，便得到了微分电路。

微分电路中，输出电压与输入电压对时间的变化率的负值成正比，与微分时间常数成反比，所以RinU0??RfC?U?tin的主要作用是防止运放LM741产生自激振荡。

v0??RCdV/dt，输出电压正比与输入电压对时间的微商，符号表示相位相反，当输入电压为方波时，当t?o时输出电压为一个有限制。

随着C的充电，输出电压v0将逐渐衰减，最后趋于零，就回形成尖顶脉冲波。

微分电路中用信号发生器输入方波信号，经过微分电路就会产生输出脉冲波信号。

结论与体会：通过此设计学会了用运算放大器组成的积分电路和微分电路，还学会了Multisim 软件的应用和使用方法。