3、验证戴维南定理
用戴维南定理测量R3支路的电流I3。按实验原理，选择合适的测量方法测量开路电压UOC和等效电阻Req的值。然后用直流电压源和可变电位器分别调出UOC和Req的值，再串上R3支路，测量R3支路的电流I3。
注意：
1．一定要接好线后再开电源，切勿带电接线。
2．选定参考方向后，按参考方向插入指针式万用表表笔。测量电压或电流时， 如果指针正偏，测量值为正，电压或电流的实际方向与参考方向一致；如指针反偏，则必须调换万用表表笔极性，重新测量，此时，测量值为负正，说明电压或电流的实际方向与参考方向相反。
六、实验报告要求
1．数据分析：用你所测得的实验数据如何验证定律及定理的？ 2．与计算值比较，分析误差原因。 3．请回答问题：
1）你是如何通过电流表的串入，测试并理解参考方向这一概念的？
2）在验证戴维南定理的实验中，如果线性二端网络的内阻和你所用的万用电表内阻接近时， 应选用实验原理中讲述的哪种方法测量Req值？
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实验二 RC一阶电路响应测试
一、实验目的
1. 掌握RC暂态电路零状态响应、零输入响应及全响应的概念。
2. 了解RC暂态电路构成微分电路和积分电路的条件，电路的特点及响应波形。 3. 学习电路时间常数的测量方法。
4. 学习用示波器观测波形，并掌握用示波器测量电压、时间等参数。
二、仪器设备
1．TPE—DG2电路分析实验箱 1台 2．TFG6040 DDS函数信号发生器 1台 3．RIGOL数字示波器 1台
三、实验原理
1． RC电路的方波响应
为了用示波器观察RC一阶电路的暂态响应过程，通常用方波信号来代替输入阶跃信号。图2-1（a）所示为RC一阶电路，如在ui端加入如图2-1（b）所示的方波信号，当方波信号的脉宽tp满足tp≈(4~5)τ时，电容两端的响应波形如图2-1（c）所示。
RuiuiUmuCUmbC0(a)tpT2Tt0acT2Tt(b)(c)图2-1 方波激励下电容两端的响应波形
图2-1（c）中，从t=0开始到t=T时间段，ui对电容器进行充电（ab段曲线）。因为方波信号的
2脉宽tp足够宽，则uC两端的充电电压能够达到稳态值Um。这样在0~T范围内uC（t）即为零状态响
2应；从t=T开始到t=T时间段，ui=0，电容器两端电压uC由稳态值Um开始通过R放电（bc段曲线），
2
ui+Um0uCtpT2T+Umt0T2Tt-Um-Um图2-2 输入正负对称方波时电容端的全响应波形
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在足够宽的tp范围内，电容器上的电荷基本全部放完，此过程即为零输入响应。
若ui为正负对称的方波信号，此时因输入阶跃和电容初始值均不为零，则电路为全响应过程，如图2-2所示。
2．用示波器测量时间常数τ
在方波信号脉宽tp足够宽时，例如t=5τ时， 电容器充电电压uC（5τ）≈0.993Um，放电电压uC（5τ）≈0.007Um，此时认为暂态过程已结束，电路进入到新的稳定状态，此时可用示波器测量时间常数τ的值。如图2-3所示，在示波器显示的电容充电段波形上（ab段），从t=0开始到电容
uCUm0.632Um0.368Um0aτbτT2cT图2-3 时间常数τ的测量充电电压上升到uC=0.632Um点所对应的时间范围即是时间常数τ。或者在电容放电段波形上（bc段），从t=T点电容电压从稳态值Um开始，下降到uC=0.368Um点所对应的时间范围即是时间常数τ。
2 3．RC电路的应用
在RC电路中，如果改变输入方波信号的脉宽tp与电路时间常数τ（即改变R和C的参数）的比值，可以实现微分电路和积分电路。
（1）微分电路
电路如图2-4（a）所示。当τ>>tP时，电容器充电很慢，电阻两端电压uR与输入电压ui的波形很相近， 如图2-4（b）是所示；随着τ和tP比值的减小，电阻两端电压uR的波形逐渐变成正负尖脉冲，τ越小，尖脉冲越陡，如图2-4（c）所示。由此看出，当RC电路的时间常数τ很小时，电阻两端的电压uR正比于输入电压ui的微分，即uR?RCdui，因此称为微分电路。构成微分电路的条dt件是：（1）τ< ui,uRCuiRuR0uiuRtptui,uRuRui0tpt图2-4（a）微分电路图2-4（b）τ>>tP时uR的波形图2-4（c）τ<< tP时uR的波形（2）积分电路 电路如图2-5（a）所示。当τ≤tP时，电容器充放电较快，电容两端电压uC的波形如图2-5（b） - 7 - 所示。当τ>>tP时，电容器充电缓慢，后又经电阻缓慢放电，电容两端电压uC的波形逐渐变成三角波，τ越大，充放电越缓慢，三角波的线性度越好，如图2-4（c）所示。由此看出，当RC电路时间常数τ很大时，电容两端的电压uC正比于输入电压ui的积分，即uR?1uidt，因此称为积分电RC?路。构成积分电路的条件是：（1）τ>>tP（通常τ>5 tP），（2）从电容两端输出。积分电路的特点是：可以把输入的方波转换成三角波。 ui,uCRuiCuC0T/2ui,uCuiTuCt0tpt图2-5（a）积分电路图2-5（b）τ≤tP时uC的波形图2-5（c）τ>> tP时uC的波形四、实验内容 由函数信号发生器输出峰峰值Upp＝3V、频率f＝1kHz（tP=T=0.5ms）的方波作为RC电路的输 2入信号。固定输入方波信号的频率不变（即固定tP=T=0.5ms），改变电阻R或电容C的参数值，即 2改变时间常数τ与方波脉宽tP间的比值，完成以下测量。 1．取R=1kΩ，C=0.01μF，即τ=RC=0.01ms，以满足τ< 2．取R=1kΩ，C=0.1μF，即τ=RC=0.1ms，以满足τ≤tP的比值。重复上述测量过程，观测并记录电阻uR和电容uC两端的波形及幅值。在uC的波形上判断电容的充放电过程是否能达到稳定状态？并用示波器测量时间常数τ值，比较测量值与理论值的误差。 3．取R=10kΩ，C=0.5μF，即τ=RC=5ms，以满足τ>>tP的比值，重复步骤1的测量过程。 4．根据以上测量的波形总结：在输入方波频率不变的情况下，当RC电路的时间常数τ由小逐渐增大的过程中，电阻uR和电容uC两端波形的变化趋势？是否满足微分电路和积分电路的特点？ 五、实验注意事项 1．实验前，仔细阅读函数信号发生器和示波器的使用方法，熟练掌握示波器的测量功能。 2．信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起“共地”， 以防外界干扰而影响测量的准确性。 六、思考题 1．当输入方波信号频率升高或降低时，如保持R、C值不变，其响应是否改变？通过实验验证。 - 8 - 2．何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？ 七、实验报告 根据实验观测结果，在方格纸上绘出各种参数下测量的波形曲线并标出幅值。 - 9 -