浙江大学实验报告 一阶RC电路的瞬态响应过程实验研究.docx
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1、浙江大学实验报告 一阶RC电路的瞬态响应过程实验研究 三墩职业技术学院实验报告课程名称:电子电路设计实验指导老师:成绩:_ 实验名称:一阶RC电路的瞬态响应过程实验研究实验类型:探究类同组学生姓名:_ 一、实验目的二、实验任务与要求 三、实验方案设计与实验参数计算(3.1 总体设计、3.2 各功能电路设计与计算、3.3完整的实验电路) 六、实验调试、实验数据记录七、实验结果和分析处理 八、讨论、心得 一、实验目的 1、熟悉一阶RC电路的零状态响应、零输入响应过程。 2、研究一阶RC电路在零输入、阶跃激励情况下,响应的基本规律和特点。 3、学习用示波器观察分析RC电路的响应。 4、从响应曲线中求
2、RC电路的时间常数。 二、实验理论基础 1、一阶RC电路的零输入响应(放电过程) 零输入响应: 电路在无激励情况下,由储能元件的初始状态引起的响应,即电路初始状态不为零,输入为零所引起的电路响应。 (实际 上是 电容器C 的 初始电压经电阻R 放电过程。) 在图1中,先让开关K 合于位置a ,使电容C 的初始电压值0)0(U u c =-,再将开关K 转到位置b 。 电容器开始放电,放电方程是 可以得出电容器上的电压和电流随时间变化的规律: 衰减到1/e (36.8%))0(u c 所需要的 式中=RC 为时间常数,其物理意义是 时间,反映了电路过渡过程的快慢程度。越大,暂态响应所持续的时间越
3、长,即过渡过程的时间越长;反之,越小,过渡过程的时间越短。时间常数可以通过相 应的衰减曲线来反应,如图2。由于经过5时间后,已经衰减到初态的1%以 下,可以认为经过5时间,电容已经放电完毕。 图2 2、一阶RC 电路的零状态响应(充电过程) 所谓零状态响应是指初始状态为零,而输入不为零所产生的电路响应。一阶RC 电路在阶跃信号激励下的零状态响应实际上就是直流电源经电阻R 向C 充电的过程。在图1所示的一阶电路中,先让开关K 合于位置b ,当t = 0时,将开关K 转到位置a 。 电容器开始充电,充电方程为 图1 ) 0(0=+t dt du RC u C C ) 0()0()(0- =- =-
4、t e R U R e u t i t RC t C C ) (u t C )0()0()(0=- - -t e U e u t u t RC t C C )(u t C 装 订 (0) C C S du u RC U t dt += 初始值)0(u c =0 可以得出电压和电流随时间变化的规律: 式中=RC 为时间常数,其物理意义是由初始值上升至稳态值与初始值差值的63.2%处所需要的时间。同样可以从响应曲线中求出,如图3。 图3 3方波响应 当方波信号激励加到RC 两端时,在电路的时间常数远小于方波周期时,可以视为零状态响应和零输入响应的多次过程。方波的前沿相当于给电路一个阶跃输入,其响应
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