实验五RC一阶电路的零输入响应和零状态响应

rc一阶电路的响应测试完整带答案实验报告实验报告RC一阶电路的响应测试实验报告祝金华PB15050984实验题目：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。

实验原理1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。

要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。

为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的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，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

2.图1(b)所示的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:用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/。

当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368Um。

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0.632 Um所对应的时间测得，如图1(c)所示。

(a) 零输入响应(b) RC一阶电路(c) 零状态响应图14. 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＝RCT时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输2出，这就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

(a) 微分电路(b) 积分电路图2若将图2（a）中的R与C位置调换一下，如图2（b）所示，由C两端的电压作为响应输出。

实验报告祝金华PB15050984实验题目：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。

实验原理1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。

要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。

为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的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，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

2.图1(b)所示的 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:用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知u c ＝U m e -t/RC ＝U m e -t/τ。

当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m 。

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0.632 U m 所对应的时间测得，如图1(c)所示。

(a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 14. 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<<2T时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

(a) 微分电路 (b) 积分电路图2若将图2（a ）中的R 与C 位置调换一下，如图2（b ）所示，由 C 两端的电压作为响应输出。

实验报告祝金华PB15050984实验题目：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。

实验原理1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。

要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。

为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的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，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

2.图1(b)所示的 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:用示波器测量零输入响应的波形如图1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知u c ＝U m e -t/RC ＝U m e -t/τ。

当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m 。

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0.632 U m 所对应的时间测得，如图1(c)所示。

(a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 14. 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<<2T时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

(a) 微分电路 (b) 积分电路图2若将图2（a ）中的R 与C 位置调换一下，如图2（b ）所示，由 C 两端的电压作为响应输出。

实验五一阶RC串联电路的测试一、实验目的：1、学会脉冲源参数的设置方法2、学会使用仿真分析功能对电路进行瞬态分析3、通过实验进一步了解RC一阶电路的动态特性二.预习要求1.复习一阶RC串联电路动态特性的有关知识2.了解零输入响应与零状态响应的有关知识3．了解RC串联电路换路后电容电压、电阻电压、电容电流、电阻电流的变化规律。

三、实验原理1、RC电路的零输入响应仅仅是由动态元件的初始条件引起的的响应，称为零输入响应。

换路前电路如图(a)所示，开关原来连接在1端，电路达到稳态，此时电容电压等于U0。

在t=0时开关迅速由1端转换到2端，得到换路后的电路，如图(b)所示。

图1换路后， 电路的初始条件： u c (0+)＝u c (0－) ＝U 0 当达到新的稳态时： u c (∞)＝0 电路的时间常数： τ＝RC由三要素法，可求得图 (b)电路的零输入响应为：从上面式子可知，各电压电流变化的快慢取决于时间常数τ =RC 。

下图为零输入响应的波形;2、 RC 电路的零状态响应图2 RC 电路零输入响应的波形曲线0()(0)t RCc u t U et -=≥0()(0)tRCR u t U et -=≥0()(0)tC RCc du U i t C et dt R-==->0()()(0)tRCR C U i t i t et R-=-=>零状态响应：初始状态为零，仅仅由独立电源(称为激励或输入)引起的响应，称为零状态响应。

换路前电路如图 (a)所示，此时电容电压u C (0－)=0。

假设在t =0时开关闭合，则RC 串联电路与直流电压源连接，电压源通过电阻对电容充电。

换路后电路的初始条件： u C (0+)= u C (0-)=0 电路达到新的稳态时： u c (∞)＝U S 电路的时间常数： τ＝RC 由三要素法可求得电路的零状态响应为：响应波形如下图所示：)e1()(S C RCtU t u --= C S S τR C d ()()e e(0)d t tRC u U U i t i t C t t R R--====> R S ()()et RCR u t Ri t U -==u C (t) i C (t)t <0 的电路t >0 的电路图 3从上图可见，电容电压由零开始以指数规律上升到U S，经过一个时间常数变化到(1-0.368)U S=0.632U S，经过(4～5)τ时间后电容电压实际上达到U S。

实验七RC 一阶电路的响应测试一、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。

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。

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。

要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。

为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的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，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。

2.图7-1（b ）所示的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: 用示波器测量零输入响应的波形如图7-1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知u c ＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。

当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m 。

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0.632U m 所对应的时间测得，如图13-1(c)所示。

a) 零输入响应(b) RC 一阶电路(c) 零状态响应图7-14. 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<<2T 时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图0.368ttRCtt0.632+cu uU mcu cu uuU mU mU m7-2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

实验五一阶RC电路的过渡过程实验一、实验目的1、研究RC串联电路的过渡过程。

2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。

二、实验原理电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。

从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。

电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。

1、RC电路的零状态响应（电容C充电）在图5-1 (a)所示RC串联电路，开关S在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接通，对电容元件开始充电。

此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。

(a) (b)图5-1 RC电路的零状态响应电路及u C、u R、i 随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t 0时电路的微分方程为电容元件两端电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。

电压u c按指数规律随时间增长而趋于稳定值。

电路中的电流为电阻上的电压为其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。

2、RC电路的零输入响应（电容C放电）在图5－2（a）所示, RC串联电路。

开关S在位置2时电容已充电，电容上的电压u C= U0，电路处于稳定状态。

在t = 0时将开关从位置2转换到位置1，使电路脱离电源，输入信号为零。

此时电容元件经过电阻R开始放电。

此时电路的响应叫零输入响应，也就是电容放电的过程。

(a) (b)图5－2RC电路的零输入响应电路及u C、u R、i随时间变化曲线根据基尔霍夫电压定律，列出t >0时的电路微分方程为电容两端电压为其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。

它的初始值为U0，按指数规律衰减而趋于零。

τ=R C式中τ = RC，叫时间常数，它所反映了电路过渡过程时间的长短，τ越大过渡时间就越长。

电路中的电流为电阻上电压为其随时间变化曲线如图5-2 (b)所示。

RC 一阶电路的响应测试一．实验目的1.测定RC一阶电路的零输入相应，零状态响应及完全响应2.学习电路时间常数的测定方法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测绘图形二．原理说明动态网络的过渡过程是身份短暂的单次变化过程，对时间常数较大的电路，可以用扫描长的余辉示波器观察光点的移动轨迹。

然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测有段数据的，必须使用这种单次变化的过程重复出现。

为此，我们利用信号发生器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阶跃信号；方波的下降沿作为零输入响应的负阶阶跃信号。

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，其变化的快慢取决于电路的时间常数。

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出信号的周期有着一定得要求。

一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，且由R端作为响应作为输入。

三．实验仪器函数信号发生器*1；双踪示波器*1.四．实验内容及步骤1.按照实验内容在仿真软件上建立好如下电路图：2.设置信号发生器的参数为U=3V，f=1KHz，点击运行，示波器显示如下：3.将示波器接在电阻两端，观察示波器如下：4.令R=10KΏ,C=3300PF，重复上述步骤，示波器显示如下：5.令C=3300PF,R=30KΏ,重复上述测量，示波器显示如下：五．实验总结1，仿真实验与真实实验的差别。

仿真实验是利用计算机编制程序来模拟实验进程的行为。

要进行仿真实验需要大量的参数，还要一个符合真实情况运行的程序。

仿真实验的参数都是通过前人大量的实验得到的。

仿真实验的目的就是节省原料，同时仿真实验的结果和真实实验的结果对照，可以检验各种从实验中归纳出来的定理定律是否正确。

同时实验室做实验的时候存在实验环境的限制，大多数时候的出来的数据与理论存在一定的偏差，因此会对实验结论的得出有一定的影响，在直观性上远不及仿真实验。

R C一阶电路的响应测试实验内容集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#实验五 RC一阶电路的响应测试一、实验目的1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应。

2. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。

3. 学会时间常数τ的测定方法。

4. 进一步学会用示波器观测波形。

二、原理说明图所示的矩形脉冲电压波u i可以看成是按照一定规律定时接通和关断的直流电压源U。

若将此电压u i加在RC串联电路上（见图），则会产生一系列的电容连续充电和放电的动态过程，在u i的上升沿为电容的充电过程，而在u i的下降沿为电容的放电过程。

它们与矩形脉冲电压u i的脉冲宽度t w及RC串联电路的时间常数τ有十分密切的关系。

当t w不变时，适当选取不同的参数，改变时间常数τ，会使电路特性发生质的变化。

图矩形脉冲电压波形图 RC串联电路图1. RC一阶电路的零状态响应所有储能元件初始值为0的电路对于激励的响应称为零状态响应。

电路的微分方程+u C=U m，其解为u C(t)=U m(1−e−tτ) (t≥0)，式中，τ＝RC为该电路的为：RC du Cdt时间常数。

2. RC一阶电路的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称为零输入响应。

电路达到稳态后，电容器经R放电，此时的电路响应为零输入响应。

电路的微分方程为：RC du C+u C=0，其解为u C(t)=U m e−tτ。

dtRC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（如图所示），其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。

3. 时间常数τ的测定方法方法一：在已知电路参数的条件下，时间常数可以直接由公式计算得出，τ＝RC。

方法二：对充电曲线（零状态响应），电容的端电压达到最大值的1−1e（约）倍时所需要的时间即是时间常数τ。

如图（a）所示，用示波器观测响应波形，取上升曲线中波形幅值的倍处所对应的时间轴的刻度，计算出电路的时间常数：τ=扫描时间×OP其中，扫描时间是示波器上X轴扫描速度开关“t/div”的大小。