实验四 RC一阶电路的响应测试
（验证性实验）
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. 学会用示波器观测波形。
二、实验原理
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。
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。
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uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368Um。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0.632Um所对应的时间测得，如图7-1(c)所示。
（a) 零输入响应 (b) RC一阶电路 (c) 零状态响应
图 7-1
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＝
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RC< (a)微分电路 (b) 积分电路 图7-2 若将图7-2(a)中的R与C位置调换一下，如图7-2(b)所示，由 C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足τ＝RC>>T/2，则该RC电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。 从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。 三、实验设备 序号 2 3 6 名称 函数发生器 动态电路实验板 示波器 数量 1 1 1 备注 DG03 DG07 另配 四、实验内容 实验线路板的器件组件，如图7-3所示，请认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。 图7-3 动态电路、选频电路实验板 1.从电路板上选R＝10KΩ，C＝6800pF。调节脉冲信号发生器，使其通过B口输出Um＝3V、f＝1KHz、占空比为1：1的方波电压信号Ui，并通过信号发生器的输出端口B口将激励源Ui与电容C、电阻R构成RC充放电电路，用示波器分别观察电容、电阻两端的波形图。 2.调节R＝10KΩ，C＝0.1μF，用示波器分别观察电容、电阻两端的波形图。 12 3.调节R＝1KΩ，C＝0.01μF，用示波器分别观察电容、电阻两端的波形图。 五、实验注意事项 1.应熟练使用示波器、信号发生器各项功能。 2.用示波器双踪功能观察时，连线要注意两个通道需要共地。 3.示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。 4.不要按信号发生器上的幅度衰减按钮。 六、实验报告要求 1.实验报告必须有原始数据记录单，并有详细的原始波形记录。 2.计算出三组电容、电阻的τ值，并分别画出相对应的微分波形和积分波形。3.比较三种τ值的波形图，说明时间常数对电容充放电速度的影响。 4.请勿用坐标纸绘图，请保持报告整洁字迹工整。 13 实验五 常用电子仪器的使用 （验证性实验） 一、实验目的 1. 了解示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏及万用表的工作原理框图和主要技术性能。 2. 熟悉常用仪器上各旋钮的功能，掌握正确的使用方法。 二、实验仪器 1. 低频信号发生器 SG1026 1台 2. 直流稳压电源 HY1711-2SD 1台 3. 双踪示波器 SS7802或COS5020BF 1台 4. 毫伏表 TH1911 1台 5. 万用表 VC9802A 1块 三、实验原理 在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用表一起，可以完成对模拟电子电路静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称“共地”。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 图6-1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 四、仪器使用注意事项 每一台电子仪器都有规定的操作规程的使用方法，使用者必须严格遵守。一般电子仪器在使用前后及使用过程中，都应注意以下几个方面： 1. 仪器开机前注意事项 1 在开机通电前，应检查仪器设备的工作电压与电源电压是否相否。 ○ 2 在开机通电前，应检查仪器面板上各开关、旋钮、接线柱、插孔等是否松动或滑位，如○发生这些现象，应加以紧固或整位，以防止因此而牵断仪器内部连线，造成断开、短路以及接触不良等人为故障。 14 3 在开机通电时，应检查电子仪器的接“地”情况是否良好。 ○ 2. 仪器开机时注意事项 1 在仪器开机通电时，应使仪器预热5—10分钟，待仪器稳定后再行使用。 ○ 2 在开机通电时，应注意检查仪器的工作情况，即眼看、耳听、鼻闻以及检查有无不正常○ 现象。如发现仪器内部有响声、有臭味、冒烟等异常现象，应立即切断电源，再尚未查明原因之前，应禁止再次通电，以免扩大故障。 3 在开机通电时，如发现仪器的保险丝烧断，应更换相同容量的保险管。如第二次开机通○电，又烧断保险管，应立即检查，不应第三次调换保险管通电，更不应该随便加大保险管容量，否则导致仪器内部故障扩大，造成严重损坏。 3. 仪器使用过程中注意事项 1 仪器使用过程中，对于面板上各种旋钮、开关的作用及正确使用方法，必须予以了解。○对旋钮、开关的扳动和调节，应缓慢稳妥，不可猛扳猛转，以免造成松动、滑位、断裂等人为故障。对于输出、输入电缆的插接，应握住套管操作，不应直接用力拉扯电缆线，以免拉断内部导线。 2 信号发生器输出端不应直接连到直流电压电路上，以免损坏仪器。对于功率较大的电子○仪器，二次开机时间间隔要长，不应关机后马上二次开机，否则会烧断保险丝。 3 使用仪器测试时，应先连接“低电位”端（地线）○，然后连接“高电位”端。反之，测试完毕应先拆除“高电位”端，后拆除“低电位”端。否则，会导致仪器过负荷，甚至损坏仪表。 4. 仪器使用后注意事项 1 仪器使用完毕，应切断仪器电源开关。 ○ 2 仪器使用完毕，应整理好仪器零件，以免散失或错配而影响以后使用。 ○ 3 仪器使用完毕，应盖好仪器罩布，以免沾积灰尘。 ○5. 仪器测量时连接 在电子测量时，应特别注意仪器的“共地”问题，即电子仪器相互连接或仪器与实验电路连接时“地”电位端应当可靠连接在一起。由于大多数电子仪器的两个输出端或输入端总有一个与仪器外壳相连，并与电缆引线的外屏蔽线连在一起，这个端点通常用符号“⊥”表示。在电子技术实验中，由于工作频率高，为避免外界干扰和仪器串扰，对实验结果带来影响，导致测量误差增大，所有仪器的“地”电位端与实验电路的“地”电位端必须可靠连接在一起，即“共地”。 四、实验内容 1. 万用表的使用 VC9802A数字万用表可测量直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、电阻、电容、晶体管直流电流放大倍数hFE等。 测量直流电压：开启直流稳压电源，调节输出电压大小，打开万用表电源开关，将万用表的开关转到相应直流电压档上，选择合适量程，将万用表并接在电源输出端，红表笔接电源“＋”极，黑表笔接电源“－”极，直接读值，即为所测直流电压。数据填入表6-1。 表6-1 万用表档位 万用表读数 0.5 v 5 v 直流稳压电源输出 7.5 v 12 v 24 v 2. 示波器的使用——用机内校正信号对示波器进行自检 示波器是一种电子图示测量仪器，它的突出特点是能够直接观测信号的波形，可以测量各种周期信号的电压、周期、频率、相位等。 15