RC微分积分电路仿真实验

实验二积分与微分电路

一、 实验目的

1. 熟悉multisim软件的使用方法。

2. 掌握有源微积分电路的原理，研究输出波形与输入波形及元件参数的关系。

3. 了解积分、微分电路的特点及性能。

二、 实验仪器模块

安装好multisim软件的计算机、双踪示波器、信号发生器、数字万用表等仪器、集成电路741

三、 预习要求

1. 741芯片描述

1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源 8空脚

2. 分析图2.1 电路，若输入正弦波，Vo 与Vi 相位差是多少? 当输入信号频率为100Hz、峰值为10V时，Vo与Vi 相位差是多少?

3. 分析图2.2 电路，若输入正弦波，Vo 与Vi 相位差多少? 当输入信号为160Hz 幅值为1V 时，Vo与Vi相位差是多少?

4. 列出计算公式，画好记录表格。

图2.1积分电路

图2.2 微分电路

四、 实验内容

1. 积分电路电路软件仿真

1) 在图2.1中输入正弦波信号，f=100KHz 有效值为1V，观察Vi 与Vo 波形并记录输出电压。

2) 将图2.1 中积分电容改为0.1u，在积分电容两端并接100K 电阻，Vi 分别输入频率为100Hz幅值为±1V(Vp-p=2V)的正弦波信号，观察和比较Vi 和Vo 的幅值大小及相位关系，并记录波形。

3) 改变信号频率为1KHz，观察Vi 与Vo 的相位、幅值关系。

1. 微分电路软件仿真 R110kΩR210kΩC110µFGNDGNDXSC1ABExt Trig++__+_XFG1U17413247651V112 V

V212 V XMM11) 输入正弦波信号，f=160Hz 有效值为1V，观察Vi 与Vo 波形并测量输出电压。

2) 改变正弦波频率为20～400Hz，观察Vi 与Vo 的相位、幅值变化情况并记录。

3) 输入方波，f＝200Hz，V＝±5V，用示波器观察Vo波形，按上述步骤重复实验步骤重复实验。

一、RC一阶微积分电路仿真实验

一、电路课程设计目的

1、测定RC一阶电路的积分、微分电路；

2、掌握有关微分电路和积分电路的概念。

二、仿真电路设计原理

1．RC电路的矩形脉冲响应

若将矩形脉冲序列信号加在电压初值为零的RC串联电路上，电路的瞬变过程就周期性地发生了。显然，RC电路的脉冲响应就是连续的电容充放电过程。如图所示。

若矩形脉冲的幅度为U，脉宽为tp。电容上的电压可表示为：

电阻上的电压可表示为：

210100)(0)1()(ttteUtutteUtutt

即当 0到t1时，电容被充电；当t1到t2 时，电容器经电阻R放电。

2110)(0)(ttteUtutteUtutRtR

（也可以这样解释：电容两端电压不能突变，电流可以，所以反映在图中就是电阻两端的电压发生了突变。）

2．RC微分电路

取RC串联电路中的电阻两端为输出端，并选择适当的电路参数使时间常数τ<

dttduRCdtduRCiRtuiCC)()(0 上式说明，输出电压uo(t)近似地与输入电压ui(t)成微分关系，所以这种电路称微分电路。

3．RC积分电路

如果将RC电路的电容两端作为输出端，电路参数满足τ>>tp的条件，则成为积分电路。由于这种电路电容器充放电进行得很慢，因此电阻R上的电压ur(t)近似等于输入电压ui(t)，其输出电压uo(t)为：

dttuRCdtRtuCdttiCtutuRRCC)(1)(1)(1)()(0

上式表明，输出电压uo(t)与输入电压ui(t)近似地成积分关系。

4．时间常数

RC电路中，时间常数=R*C ；

RL电路中，时间常数=L/R。

三、仿真实验电路搭建与测试

1、一阶RC微分电路： 1u

cu 2、一阶RC积分电路

四、结论分析

1、一阶RC微分电路

当足够小，即/2T ，就构成微分电路，从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系

实验九 积分与微分电路

学院：信息科学与技术学院

专业：电子信息工程

姓名：***

学号：**********

一．实验目的

1．掌握集成运算放大器的特点、性能及使用方法。

2．掌握比例求和电路、微积分电路的测试和分析方法。

3．掌握各电路的工作原理和理论计算方法。

二．实验仪器

1．数字万用表2．直流稳压电源3．双踪示波器4．信号发生器5．交流毫伏表。

三．预习要求

1.分析图 7-8 实验电路，若输入正弦波，uo 与ui 的相位差是多少？当输入信号为 100Hz、有

效值为 2V时，uo =?

2.图 7-8 电路中，若输入方波，uo 与ui 的相位差？当输入信号为 160Hz幅值为 1V时，输出

uo =?

3.拟定实验步骤，做好记录表格。

四．实验原理

集成运放可以构成积分及微分运算电路，如下图所示：

微积分电路的运算关系为：

五．实验内容：

1.积分电路

按照上图连接积分电路，检查无误后接通+12，-12V直流电源。

（1）取Ui=-1v，用示波器观察波形u0，并测量运放输出电压的正向饱和电压值。 （2）取Ui=1V,测量运放的负向饱和电压值。

（3）将电路中的积分电容改为改为0.1uF，ui分别输入1KHz幅值为2v的方波和正弦信 号，观察ui和uo的大小及相位关系，并记录波形，计算电路的有效积分时间。

（4）改变电路的输入信号的频率，观察ui和uo的相位，幅值关系。

2.微分电路

实验电路如上图所示。

（1）输入正弦波信号，f=500Hz，有效值为1v，用示波器观察ui和uo的波形并测量输 出电压值。

（2）改变正弦波频率（20Hz-40Hz），观察ui和uo的相位，幅值变化情况并记录。

（3）输入方波，f=200Hz,U=5V，用示波器观察u0波形，并重复上述实验。

（4）输入三角波，f=200Hz,U=2V，用示波器观察u0波形，并重复上述实验

.

资料.

一、实验目的与实验仪器

1.实验目的

（1）研究RC电路的暂态过程及RC电路的充放电规律，了解元件参数对过程的影响。

（2）观察正弦电压下RC电路稳态过程中电流和电压的位相关系。

（3）掌握示波器和信号发生器的作用。

2.实验仪器

RX7-0型标准电容箱，ZX21型电阻箱，SS-7802示波器，GFG-8219A函数信号发生器。

二、实验原理

1.RC电路的暂态过程

当电路从一个平衡态到另一个平衡态，这种从开始变化到逐渐趋于稳态的过程称为暂态过程。如图，开关合向1，电路充电，此时电路充电方程满足

RC + Uc = ε

由初始条件t=0时，Uc=0，则 RC电路 实验报告 .

资料. Uc(t)=ε(1-e-t/RC)，i(t)= e-t/RC；

开关合向2，电路放电，此时电路放电过程满足

RC + Uc = 0

由初始条件t=0时，Uc=ε，则

Uc(t)=εe-t/RC，i(t)= e-t/RC

由上述充放电方程可知：①充放电的快慢由电路时间常数

.

资料. τ=RC的大小表示，τ越大，充放电过程越慢；②由充放电暂态曲线可知，在实验过程中对于RC电路充放电过程，通常认为t≥5τ时，充放电过程结束；电路充（放）电至电压的一半时，所需时间称为半衰期T1/2，可由此测定时间常数τ。