实验五--一阶RC电路的过渡过程的multisim实验(共9页).doc
《实验五--一阶RC电路的过渡过程的multisim实验(共9页).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验五--一阶RC电路的过渡过程的multisim实验(共9页).doc(8页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上实验五 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
2、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(注:)电容元件两端电压为其随时间的变化曲线如图51 (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51 (b) 所示。2、RC电路的零输入响应(电容C放电) 在图52(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 = U 0,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
3、,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52RC电路的零输入响应电路及uC、uR、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。t=R C式中t = RC,叫时间常数,它所反映了电路过渡过程所用时间的长短,t 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。3、时间常数 在RC串联电路中,为电路的时间常数。在电路的零状态(电容充电)响应上升到稳
4、态值的63.2%所需要时间为一个时间常数,或者是电路零输入(电容放电)响应衰减到初始值的36.8%所需要时间2。虽然真正电路到达稳定状态所需要的时间为无限大,但通常认为经过(3-5)的时间,过度过程就基本结束,电路进入稳态。三、实验内容及步骤1、 脉冲信号源在实际实验中,采用全数控函数信号发生器的矩形波形做为实验信号电源,由它产生一个固定频率的矩形波,模拟阶跃信号。在矩形波的前沿相当于接通直流电源,电容器通过电阻充电。矩形波后沿相当于电路短路,电容器通过电阻放电。矩形波周期性重复出现,电路就不断的进行充电、放电。在仿真实验中,选用Place Sources元器件库里的时钟源(Clock)作为脉
5、冲信号源,它可以产生用户设定的固定频率矩形波,起到实际实验中实验信号电源的作用。在时钟源元器件属性(Clock Properties)对话框中,Value/Frequency选项可改变时钟源发出方波的频率,Value/Duty cycle选项可改变时钟源发出方波的占空比,Value/Voltage选项可改变时钟源发出方波的电压幅值。2、 示波器操作的简单介绍 图5-3(a)示波器图标 图5-3(b)示波器面板 图5-3(c)示波器展开面板 从Instruments元器件库中可调出示波器(Oscilloscope),其图标如上图5-3(a)所示,该示波器是双通道的,其上的4个接线端分别是接地、触
6、发、A通道和B通道。若被测电路已经接地,那么示波器可以不再接地,但在实际应用中常利用示波器的接地点以便于观测。例如:欲测电路中a、c两点间的电压波形和b、c两点间的电压波形(a、b、c并非被测电路的接地点),则可将A通道和B通道分别接到被测电路的a、b两点上,示波器的接地点接到被测电路的c点上,则仿真后在示波器面板上观测到的A通道显示的波形即是被测电路a、c两点之间的电压波形,B通道显示的波形即b、c两点间的电压波形,欲测任务也就完成了。 鼠标双击示波器图标后得到示波器的面板如上图5-3(b)所示,各标识含义已在图中标明。当点击“Expand”(面板展开)后,即可看到如图5-3(c)所示的示波
7、器展开面板。该扩展面板与原面板上可设置的主要参数有:(1)时基(Time Base)设置范围:0.10nsls/Div(每个格子)时基设置用于调整示波器横坐标或X轴的数值。为了获得易观察的波形,时基的调整应与输入信号的频率成反比,即输入信号频率越高,时基就应越小,一般取输入信号频率的1/31/5较为合适。(2)X轴初始位置(X-Position)设置范围:-5.005.00该项设置可改变信号在X轴上的初始位置。当该值为0时,信号将从屏幕的左边缘开始显示,正值从起始点往右移,负值反之。(3)工作方式(Axes Y/T,A/B,B/A)Y/T工作方式用于显示以时间(T)为横坐标的波形;A/B和B/
8、A工作方式用于显示频率和相位差,如李萨茹(Lissajous)图形,相当于真实示波器上的X-Y或拉Y工作方式。也可用于显示磁滞环(Hysteresis Loop)。当处于A/B工作方式时,波形在X轴上的数值取决于通道B的电压灵敏度(V/Div)的设置(B/A工作方式时反之)。若要仔细分析所显示的波形,应在仪器分析选项中选中“每屏暂停”(Pause after each screen)方式,要继续观察下一屏,可单击工作界面右上角的“Resume”框,或按F9键。(4)电压灵敏度(Volts per Division)设置范围:0.01mV/Div5kV/Div该设置决定了纵坐标的比例尺,当然,若
9、在A/B或B/A工作方式时也可以决定横坐标的比例尺。为了使波形便于观察,电压灵敏度应调整为合适的数值。例如,当输入一个3V的交流(AC)信号时,若电压灵敏度设定为1V/Div,则该信号的峰值显示在示波器屏幕的顶端。电压灵敏度的设定值增大,波形将减小;设定值减小,波形的顶部将被削去。(5)纵坐标起始位置(Y Position)设置范围:-3.003.00该设置可改变Y轴起始点的位置,相当于给信号迭加了一个直流电平。当该值设为0.00时,Y轴的起始点位于原点,该值为1.00时,则表示将Y轴的起始点向上移一格(one Division),其表示的电压值则取决于该通道电压灵敏度的设置。改变通道A和通道
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验 一阶 RC 电路 过渡 过程 multisim
限制150内