实验3
一阶动态电路暂态过程的研究报告
实验目的：
(1)研究一阶RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应的变化规律和特点。

(2)研究一阶电路在阶跃激励和方波激励情况下，响应的基本规律和特点。

测定一阶电路的时间常数t,了解电
路参数对时间常数的影响。

(3)掌握积分电路和微分电路的基本概念。

(4)学习用示波器观察和分析电路的响应。

实验原理：
(1)在电路中，开关S置于1使电路处于零状态，当开关在t = 0时刻由1扳向2,电路对激励
US的响应为零状态响应，有
t
u c(t)二U s—U se 右
若开始开关S首先置于2使电路处于稳定状态，在t=0时刻由2扳向1，电路为零输入响应，有
t
u c(t)= U se 时
动态电路的零状态响应与零输入响应之和为全响应。

全响应与激励不存在简单的线性关系。

(2)动态电路在换路以后，一般经过一段时间的暂态过程后便达到稳定。

故要由方波激励实现一阶
RC电路重复出现的充电过程，其中方波激励的半周期T/2与时间常数T(= RC)之比保持在
5: 1左右的关系，可使电容每次充、放电的暂态过程基本结束，再开始新一次的充、放电暂态
过程。

(3)RC电路充、放电的时间常数T可从示波器观察的响应波形中计算出来。

设时间坐标单位确定，对于充电曲线，幅值由零上升到终值的63.2 %所需的时间为时间常数T。

对于放电曲线，幅值
由零下降到初值的36.8%所需的时间同为时间常数T。

(4)一阶RC动态电路再一定的条件下，可以近似构成微分电路或积分电路。

当时间常数T (= RC) 远远小于方波周期，输出电压Uo(t)与方波激励Us(t)的微分近似成比例。

当时间常数T (= RC) 远远大于
方波的周期，输出电压Uo(t)与方波激励Us(t)的积分近似成比例。

实验内容与步骤：
(1) 连接如图电路，应用示波器观察RC电路充、放的动态波形，确定时间常数，并与理论值
进行比较
(2)
如图所示，微分电路接至峰值一定，周期T 一定的方波信号源，
调节电阻值和电容箱电容
值。

观察并描绘T= 0.01T, T= 0.2T和工=T三种情况下的Us(t) 和Uo(t) 的波形。

用示波器测出对应各种的时间常数，记入表格中，并与给定的理论值比较。

F |r=
壬
S
UF
1 0 KOlirri
实验九(1) 一旳b
Ime (seconds)
一阶微分电路的研究
（3）如图接电路，积分电路接至峰—峰值一定，周期T 一定的方波信号源，选取合适的电阻，电容参数，
观察并描绘，T=0.01T, T= 0.2T和工=T三种情况下的US t）和UO t）的波形。

用示波器测出对应各
种的时间常数。

自拟表格，记录有关数据和波形。

并与给定的理论值比较。

答：比较数据可知道理论值与测试值有一定
的出入。

q
— ---------------
-----------
分析图如下:
参数值时间常数波形
R/K C/uF
T （理论
值）
T （测试值）Us(t)Uo(t)
10001T0.9912三角波方波Fimc-t i.on C ener al or
I •
D ^57.1^30-714.2657141.071-129 X ・42 85?1 I ・785^14 g* 1 ^12 85T 3 , SOCOOO
Titr e虫忆如dsl
300013T 2.943三角波方波500015T 5.002三角波方波
(4) 将RC 一阶电路改为RL 一阶电路，观察并描绘有关暂态过程的波形。

—1D -
I I I || II I I
2 ■•口&7W
3 114296 &. 0000
(5) 设计一个简单的一阶网络实验线路，要求能观察到该网络的零输入响应、零状态响应和全响应。

研究输入响应与初始状态，零状态响应与激励的线性关系。

讨论全响应与激励的关系。

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