现代电工实验指导书 b?0.632a(cm)，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
该电路的时间常数??x(cm)?t），cmt。 cm4．微分电路和积分电路
US在方波信号ｕＳ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ｕＲ与
uS0du方波输入信号ｕＳ呈微分关系，uR?RCS，该电路称为微分电路。uRdtTt当满足电路时间常数?远远大于方波周期T的条件时，电容C两端（输出）的电压ｕC与方波输入信号ｕＳ呈积分关系，uC?1uSdt，该电路称为0RC?t(a)uC积分电路。
微分电路和积分电路的输出、输入关系如图12－6（ａ）、（ｂ）所示。
(b)T20Tt三．实验设备
1．双踪示波器；
2．信号源（方波输出，自备）； 3．EEL－52A组件。
图 12－6示 波 器 四．实验内容
实验电路如图12－7所示，用双踪示波器观察电路激励
? u R 信 （方波）信号和响应信号。ｕS为方波输出信号，将信号源的
? 号 ? R u “波形选择”开关置方波信号位置上，将信号源的信号输出端与uS 源 C C （方波〕 示波器探头连接，接通信号源电源，调节信号源的频率旋钮（包 括“频段选择”开关、频率粗调和频率细调旋钮），使输出信号
图 12－7 的频率为１kHZ（由频率计读出），调节输出信号的“幅值调节”
旋钮，使方波的峰－峰值ＶＰ－Ｐ＝２Ｖ，固定信号源的频率和幅值不变。
1．ＲＣ一阶电路的充、放电过程
（1）测量时间常数τ：令Ｒ=10kΩ，Ｃ＝0.01μF，用示波器观察激励ｕS与响应ｕC的变化规律，测量并记录时间常数τ。?
（2）观察时间常数τ（即电路参数R、C）对暂态过程的影响：令Ｒ＝10kΩ，Ｃ=0.01μＦ，观察并描绘响应的波形，继续增大Ｃ（取0.01μF～0.1μF）或增大R（取１０kΩ、30kΩ），定性地观察对响应的影响。 2．微分电路和积分电路
（1）积分电路：令Ｒ=10ｋΩ，Ｃ＝0.１μＦ，用示波器观察激励ｕS与响应ｕC的变化规律。 （2）微分电路：将实验电路中的Ｒ、Ｃ元件位置互换，令Ｒ=100Ω，Ｃ＝0.0１μＦ，用示波器观察激励ｕS与响应ｕR的变化规律。
???五．实验注意事项
1．调节电子仪器各旋钮时，动作不要过猛。实验前，尚需熟读双踪示波器的使用说明，特别是
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现代电工实验指导书 观察双踪时，要特别注意开关，旋钮的操作与调节以及示波器探头的地线不允许同时接不同电势。 2．信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地），以防外界干扰而影响测量的准确性。
3.?
六、预习与思考题
1．用示波器观察ＲＣ一阶电路零输入响应和零状态响应时，为什么激励必须是方波信号？ 2．已知ＲＣ一阶电路的Ｒ=１０ｋΩ，Ｃ＝0.0１μＦ，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ的方案。?
3．在ＲＣ一阶电路中，当Ｒ、Ｃ的大小变化时，对电路的响应有何影响？
4．何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？它们在方波激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功能？?
七．实验报告要求?
1．根据实验1（1）观测结果，绘出ＲＣ—阶电路充、放电时ＵC与激励信号对应的变化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的理论计算结果作比较，分析误差原因。?
2．根据实验2观测结果，绘出积分电路、微分电路输出信号与输入信号对应的波形。 3．回答思考题3、4。
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现代电工实验指导书 实验十四 R、L、C元件阻抗特性的测定
一．实验目的
1．研究电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定它们随频率变化的特性曲线。 2．学会测定交流电路频率特性的方法。 3．了解滤波器的原理和基本电路。 4．学习使用信号源和频率计。
二．原理说明?
1．单个元件阻抗与频率的关系
?UU对于电阻元件，根据R?R?0?，其中R?R，电阻R与频率无关；
?IRIR?UU对于电感元件，根据L?jXL，其中L?XL?2?fL，感抗XL与频率成正比；
?ILIL?UU1对于电容元件，根据C??jXC，其中C?XC?，容抗XC与频率成反比。
?IC2?fCIC测量元件阻抗频率特性的电路如图14—1所示，iRiCiL?uC图中的r是提供测量回路电流用的标准电阻，流过 uRXLuLRXC被测元件的电流（IR、IL、IC）则可由r两端的电压
Uｒ除以r阻值所得，又根据上述三个公式，用被测元uS件的电流除对应的元件电压，便可得到R、XL和XC的数值。? rur2．交流电路的频率特性
由于交流电路中感抗XL和容抗XC均与频率有关，
图14-1因而，输入电压（或称激励信号）在大小不变的情况
下，改变频率大小，电路电流和各元件电压（或称响应信号）也会发生变化。这种电路响应随激励频率变化的特性称为频率特性。
若电路的激励信号为Ｅｘ（ｊω），响应信号为Rｅ（ｊω），则频率特性函数为
?N(j?)?Re(j?)?A(?)??(?)
Ex(j?)式中，A（ω）为响应信号与激励信号的大小之比，是ω的函数，称为幅频特性；
?（ω）为响应信号与激励信号的相位差角，也是ω的函数，称为相频特性。
在本实验中，研究几个典型电路的幅频特性，如图14－２所示，其中，图（ａ）在高频时有响
A10.707OA10.707f(a)
A10.707f18
fCOfC(b)图14-2OfC1fC2(c)f现代电工实验指导书 应（即有输出），称为高通滤波器，图（ｂ）在低频时有响应（即有输出），称为为低通滤波器，图中对应A＝0．707的频率ｆC称为截止频率，在本实验中用RC网络组成的高通滤波器和低通滤波器，它们的截止频率ｆC均为1／2πRC。图（ｃ）在一个频带范围内有响应（即有输出），称为带通滤波器，图中ｆC1称为下限截止频率，ｆC2称为上限截止频率，通频带BW＝ｆC2－ｆC1。
三．实验设备
1．信号源（自备）； 2．交流数字电压表；
3．EEL－51S组件、EEL—54S组件。
四．实验内容
１．测量Ｒ、Ｌ、Ｃ元件的阻抗频率特性?
实验电路如图14—1所示，图中：ｒ＝300Ω，R＝1ｋΩ，L＝10ｍH，C＝0.01μF。选择信号源正弦波输出作为输入电压ｕ，调节信号源输出电压幅值，使输入电压ｕ的有效值Ｕ＝２Ｖ，并保持不变。?
用导线分别接通Ｒ、Ｌ、Ｃ三个元件，调节信号源的输出频率，从１kHz逐渐增至２０KHz（用频率计测量），分别测量ＵR、ＵL、ＵC和Ｕr，将实验数据记入表14－1中。并通过计算得到各频率点的R、XL和XC。
表14－1 Ｒ、Ｌ、Ｃ元件的阻抗频率特性实验数据 频 率f(KHz) R(k?) Ur(V) IR(mA)=Ur/r UR(V) R=UR/IR XL(k?) Ur(V) IL(mA)=Ur/r UL(V) XL=UL/IL XC(K?) Ur(V) Ic(mA)=Ur/r UC(V) Xc=UC/Ic 1 2 5 10 15 20 2．高通滤波器频率特性 实验电路如图14－3所示，图中：R＝2kΩ，C＝0.01μF。用信号源输出正弦波电压作为电路的激励信号（即输入电压）ｕｉ，调节信号源正弦波输出电压幅值，使激励信号ｕｉ的有效值Ｕｉ＝２Ｖ，并保持不变。调节信号源的输出频率，从1kHz逐渐增至20KHz（用频率计测量），测量响应信号（即输出电压）ＵR，将实验数据记入表14－2中。
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uR?uiRC?图14-3uC现代电工实验指导书 表14－2 频率特性实验数据。? f(ｋHz) UR(V) UC(V) UO(V) 1 3 6 8 10 15 20 3．低通滤波器频率特性
CL实验电路和步骤同实验2，只是响应信号（即输出电压）取自电容两端电压ＵC，将实验数据记入表21－?2中。 ui4．带通滤波器频率特性
实验电路如图14－4所示，图中：R＝1ｋΩ，L＝
图14-410ｍH，C＝0.1μF。实验步骤同实验2，响应信号（即
输出电压）取自电阻两端电压ＵO，将实验数据记入表21－2中。
?Ruo五．预习与思考题
1．电阻R、感抗XL和容抗XC的大小和频率有何关系？
2．什么是频率特性？高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器的幅频特性有何特点？如何测量？
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