RC一阶电路的响应测试(精)

RC一阶电路的响应测试实验报告实验报告：RC一阶电路的响应测试一、实验目的：1.掌握RC一阶电路的响应特性；2.了解RC一阶电路的时间常数对电路响应的影响；3.学会使用示波器观察电路的动态响应。

二、实验原理：由于充电或放电需要一定的时间，电路的响应是有延迟的。

根据电容充电时间常数τ的不同，可以将RC电路分为快速响应和慢速响应两种情况。

电容C的充电或放电方程为：i(t) = C * dV(t) / dt根据Ohm's Law，电路中的电流和电压之间的关系为：V(t) = VR(t) + VC(t) = i(t) * R + V0 * exp(-t/τ)其中，VR(t)是电阻R上的电压，VC(t)是电容C上的电压，V0是电路初始电压，τ=C*R是电路的时间常数。

当输入信号为直流电压时，电路将会处于稳态，电容将保持充电或放电状态，直到与电源电压相等。

当输入信号为瞬态电压时，电路将会发生响应，电容充放电的过程导致电压变化。

三、实验器材和仪器：1.RC电路板；2.直流电源；3.示波器；4.电阻和电容。

四、实验步骤：1.将示波器的地线和信号触发线接地。

2.按照实际电路中的元件数值，在RC电路板上连接电阻和电容。

3.将示波器的一个探头连接到电阻两端，另一个探头连接到电容的一端。

4.打开直流电源，设定合适的电压大小，使电路处于稳定状态。

5.调整示波器的触发模式和触发电平，保证波形稳定可观察。

6.增加或减小直流电压，观察电路响应，并记录波形。

7.改变电阻或电容的数值，重复步骤6，观察并记录不同响应特性。

8.关闭直流电源和示波器，取下电路连接。

五、实验数据及结果：实验中，我们首先建立了一个由1000Ω电阻和0.1μF电容串联组成的RC电路。

然后，我们分别给电路输入不同幅值和时间常数的矩形波信号，观察电路的响应。

1.输入直流电压的稳态响应：当输入直流电压时，电路处于稳态，电容已经充电到与电源电压相等的电压值。

试验六RC一阶电路旳响应测试一、试验目旳1. 测定RC一阶电路旳零输入响应、零状态响应及完全响应。

2. 学习电路时间常数旳测量措施。

3. 掌握有关微分电路和积分电路旳概念。

4. 深入学会用虚拟示波器观测波形。

二、原理阐明1. 动态网络旳过渡过程是十分短暂旳单次变化过程。

要用一般示波器观测过渡过程和测量有关旳参数，就必须使这种单次变化旳过程反复出现。

为此，我们运用信号发生器输出旳方波来模拟阶跃鼓励信号，即运用方波输出旳上升沿作为零状态响应旳正阶跃鼓励信号；运用方波旳下降沿作为零输入响应旳负阶跃鼓励信号。

只要选择方波旳反复周期远不小于电路旳时间常数τ，那么电路在这样旳方波序列脉冲信号旳鼓励下，它旳响应就和直流电接通与断开旳过渡过程是基本相似旳。

2.图6-1（b）所示旳RC 一阶电路旳零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化旳快慢决定于电路旳时间常数τ。

3. 时间常数τ旳测定措施用示波器测量零输入响应旳波形如图6-1(a)所示。

根据一阶微分方程旳求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。

当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m。

此时所对应旳时间就等于τ。

亦可用零状态响应波形增长到0.632U m所对应旳时间测得，如图6-1(c)所示。

(a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路(c) 零状态响应图 6-14. 微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较经典旳电路， 它对电路元件参数和输入信号旳周期有着特定旳规定。

一种简朴旳 RC 串联电路， 在方波序列脉冲旳反复鼓励下， 当满足τ＝RC<<2T 时（T 为方波脉冲旳反复周期），且由R 两端旳电压作为响应输出，这就是一种微分电路。

由于此时 电路旳输出信号电压与输入信号电压旳微提成正比。

如图6-2(a)所示。

运用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

(a)微分电路(b) 积分电路图6-2若将图6-2(a)中旳R与C位置调换一下，如图6-2(b)所示，由C两端旳电压作为响应输出。

实验1 RC 一阶电路的响应测试［实验目的］1. 测定RC 一阶电路的零状态响应和零输入响应，并从响应曲线中求出RC 电路时间常数τ。

2. 熟悉用一般电工仪表进行上述实验测试的方法。

［实验原理］图1所示电路的零状态响应为τtS e R U i -= )1(τt S c e U u --=式中，τ=RC 是电路的时间常数。

图2所示电路的零输入响应为τtS e R U i -= τt S c eU u -=在电路参数，初始条件和激励都已知的情况下，上述响应得函数式可直接写出。

如果用实验方法来测定电路的响应，可以用示波器等记录仪器记录响应曲线。

但如果电路时间常数τ足够大（如10秒以上），则可用一般电工仪表逐点测出电路在换路后给定时刻的电流或电压值，然后画出i(t)及u c (t)的响应曲线。

图3 根据实验所得响应曲线，确定时间常数τ的方法如下：1．在图3中曲线任取两点（t 1，i 1）和（t 2，i 2），由于这两点都满足关系式：τtS e R U i -=所以可得时间常数：)/(2112i i l t t n -=τ1 2 EF ⅰ ⅰ tU S2．在曲线上任取一点D ，作切线DF 及垂线DE ，则次切距为ττα==-==)1()/(i idt di i tg DE EF3．根据时间常数的定义也可由曲线求τ。

对应于曲线上i 减小到初值I 0=U S /R 的36.8%时的时间即为τ。

t 为不同τ时i 为I 0的倍数如下表：［实验内容］1.测定RC一阶电路零状态响应，接线如图4所示：图中C为4700μf/50V大容量电解电容器，实际电容量由实验测定τ后求出C=τ/R，因电解电容器的容量误差允许为-50%至+100%，且随时间变化较大，以当时实测为准。

另外，电解电容器是有正负极性的，如果极性接反漏电流会大量增加甚至会因内部电流的热效应过大而炸毁电容器，使用时必须特别注意！测定i C=f（t）曲线步骤：1）闭合开关K，mA表量限选定20mA。

实验六RC一阶电路的响应测试一、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. 进一步学会用虚拟示波器观测波形。

二、原理说明1. 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。

2.图6-1（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。

3. 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6-1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。

当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m。

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0.632U m所对应的时间测得，如图6-1(c)所示。

(a) 零输入响应(b) RC一阶电路(c) 零状态响应图6-14. 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T时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两满足τ＝RC<<2端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图6-2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

(a) 微分电路(b) 积分电路图6-2若将图6-2(a)中的R与C位置调换一下，如图6-2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出。

电路原理实验RC一阶电路的响应测试RC一阶电路是由电阻R和电容C组成的电路。

它是一种常见的滤波电路，可以用于对信号进行滤波和延时等处理。

本实验将对RC一阶电路的响应进行测试，包括频率响应和时间响应两个方面。

一、频率响应测试频率响应测试可以了解RC一阶电路对不同频率信号的响应情况，即电路的频率特性。

我们可以通过改变输入信号的频率，测量输出信号的幅值和相位，从而绘制出RC电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。

实验步骤如下：1.搭建RC一阶电路实验电路。

将电容C和电阻R按照串联的方式连接，接入信号发生器的输出端，然后将电路的输出端连接到示波器上。

确保电路接线正确，电容C和电阻R的数值符合实验要求。

2.打开信号发生器和示波器，将信号发生器的频率调节到最低，幅值调节到合适的范围内。

3.逐步增加信号发生器的频率，同时观察示波器上输出信号的幅值和相位。

记录下不同频率下的输出幅值和相位数据。

4.根据记录的数据，绘制RC电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。

可以选择使用半对数坐标系或对数坐标系进行绘制，以更清晰地展示电路的频率特性。

二、时间响应测试时间响应测试可以了解RC一阶电路对输入信号的响应速度和衰减情况。

我们可以通过输入一个脉冲信号或方波信号，观察输出信号的波形，从而了解RC电路的时间特性。

实验步骤如下：1.搭建RC一阶电路实验电路。

将电容C和电阻R按照串联的方式连接，接入信号发生器的输出端，然后将电路的输出端连接到示波器上。

确保电路接线正确，电容C和电阻R的数值符合实验要求。

2.打开信号发生器和示波器，将信号发生器的频率调节到适当的范围内，幅值调节到合适的范围内。

3.输入一个脉冲信号或方波信号，观察示波器上输出信号的波形。

记录下输出信号的上升时间、下降时间和衰减时间等数据。

4.根据记录的数据，分析RC电路的时间特性。

可以计算RC电路的时间常数，即RC的乘积，进一步了解电路的响应速度和衰减情况。

总结：通过频率响应测试和时间响应测试，我们可以全面了解RC一阶电路的响应特性。

实验七 RC 一阶电路的响应测试一、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. 进一步学会用示波器观测波形。

二、原理说明1. 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。

2.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。

3. 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u c ＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。

当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m 。

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0.632U m 所对应的时间测得，如图13-1(c)所示。

a) 零输入响应(b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 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＝RC<<2T时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图0.368tttt0.6320000c uuU m c uc uuU m U m U m7-2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

R C一阶电路的响应测试实验内容集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#实验五 RC一阶电路的响应测试一、实验目的1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应。

2. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。

3. 学会时间常数τ的测定方法。

4. 进一步学会用示波器观测波形。

二、原理说明图所示的矩形脉冲电压波u i可以看成是按照一定规律定时接通和关断的直流电压源U。

若将此电压u i加在RC串联电路上（见图），则会产生一系列的电容连续充电和放电的动态过程，在u i的上升沿为电容的充电过程，而在u i的下降沿为电容的放电过程。

它们与矩形脉冲电压u i的脉冲宽度t w及RC串联电路的时间常数τ有十分密切的关系。

当t w不变时，适当选取不同的参数，改变时间常数τ，会使电路特性发生质的变化。

图矩形脉冲电压波形图 RC串联电路图1. RC一阶电路的零状态响应所有储能元件初始值为0的电路对于激励的响应称为零状态响应。

电路的微分方程+u C=U m，其解为u C(t)=U m(1−e−tτ) (t≥0)，式中，τ＝RC为该电路的为：RC du Cdt时间常数。

2. RC一阶电路的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称为零输入响应。

电路达到稳态后，电容器经R放电，此时的电路响应为零输入响应。

电路的微分方程为：RC du C+u C=0，其解为u C(t)=U m e−tτ。

dtRC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（如图所示），其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。

3. 时间常数τ的测定方法方法一：在已知电路参数的条件下，时间常数可以直接由公式计算得出，τ＝RC。

方法二：对充电曲线（零状态响应），电容的端电压达到最大值的1−1e（约）倍时所需要的时间即是时间常数τ。

如图（a）所示，用示波器观测响应波形，取上升曲线中波形幅值的倍处所对应的时间轴的刻度，计算出电路的时间常数：τ=扫描时间×OP其中，扫描时间是示波器上X轴扫描速度开关“t/div”的大小。

实验六RC一阶电路的响应测试一、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. 进一步学会用虚拟示波器观测波形。

二、原理说明1. 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。

2.图6-1（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。

3. 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6-1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。

当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m。

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0.632 U m所对应的时间测得，如图6-1(c)所示。

(a) 零输入响应 (b) RC一阶电路(c) 零状态响应图 6-14. 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 RCT时串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足τ＝RC<<2（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图6-2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

(a) 微分电路 (b)积分电路图6-2若将图6-2(a)中的R 与C 位置调换一下，如图6-2(b)所示，由 C 两端的电压作为响应输出。

RC一阶电路响应测试_实验报告实验目的：掌握RC一阶电路的响应特性，验证一阶电路的高通和低通滤波特性，并测量其截止频率。

实验仪器：示波器、信号发生器、直流稳压电源、RC电路板。

实验原理：一阶RC电路由一个电阻R和一个电容C组成。

在该电路中，当输入信号变化时，电容器上的电压也随着变化。

因此，该电路的输出是一个对输入信号进行滤波的结果。

一阶RC高通滤波器：该电路通过传递频率高于截止频率的信号，将高频信号传递到输出端，因此该电路用于滤除低频噪声。

一阶RC低通滤波器：该电路通过传递频率低于截止频率的信号，将低频信号传递到输出端，因此该电路用于滤除高频噪声。

截止频率公式：Fc=1/（2πRC）实验步骤：1.将信号发生器的输出连接到RC电路板的输入端，并将示波器连接到RC电路板的输出端。

2.将信号发生器的正极连接到RC电路板的输入端，将示波器的探头连接到RC电路板的输出端。

3.调节信号发生器的频率，使得示波器显示出正弦波形，并记录下该频率。

4.在此基础上，逐渐降低频率，记录下示波器显示的波形变化和频率。

5.逐渐增加频率，重复步骤4。

6.根据所得的数据计算出截止频率，并与理论值进行对比。

实验结果：从实验中得到的数据可以得到RC低通、高通截止频率的计算结果。

得出的数据和计算过程如下：1.高通滤波：当输入频率很低时，输出电压几乎为0，随着输入频率的增加，输出电压逐渐增加。

当输入频率接近电路截止频率时，输出电压开始变化非常缓慢。

当输入频率超过电路截止频率时，输出电压趋于稳定。

例如，将电容C和电阻R的值设置为1μF和1kΩ，输入信号频率从100Hz逐渐增加到1kHz。

当输入频率低于100Hz时，输出电压几乎为0。

当输入频率接近100Hz时，输出电压逐渐增加。

当输入频率超过100Hz时，输出电压开始变化非常缓慢，直到输入信号的频率超过截止频率1.59kHz时，输出电压趋于稳定。

根据公式Fc=1/（2πRC），可得截止频率为1.591549 Hz。

实验六（一）RC一阶电路的响应测试一、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. 进一步学会用虚拟示波器观测波形。

二、原理说明1. 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。

2.图6-1（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。

3. 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6-1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。

当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m。

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0.632U m所对应的时间测得，如图6-1(c)所示。

(a) 零输入响应 (b) RC一阶电路 (c) 零状态响应图 6-14. 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＝RC<<2T时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图6-2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

图6-2 若将图6-2(a)中的R 与C 位置调换一下，如图6-2(b)所示，由 C 两端的电压作为响应输出。

实验六RC一阶电路的响应测试一、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. 进一步学会用虚拟示波器观测波形。

二、原理说明1. 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。

2.图6-1（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。

3. 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6-1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。

当t＝τ时，Uc(τ)＝。

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U m所对应的时间测得，如图6-1(c)所示。

(a) 零输入响应(b) RC一阶电路(c) 零状态响应图6-14. 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T时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两满足τ＝RC<<2端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图6-2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

(a) 微分电路(b) 积分电路图6-2若将图6-2(a)中的R与C位置调换一下，如图6-2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出。

实验十一 RC 一阶电路的响应测试一、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. 进一步学会用示波器观测波形。

二、原理说明1. 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。

2.图11-1（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。

3. 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11-1(a)所示。

根据一阶微分方程的求解得知u c ＝U m e -t/RC ＝U m e -t/τ。

当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m 。

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0.632U m 所对应的时间测得，如图11-1(c)所示。

a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 11-14. 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＝RC<<2T时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。

因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。

如图11-2(a)所示。

利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。

C τ tt0.63200c uuU m c uU m(a)微分电路 (b) 积分电路图11-2若将图11-2(a)中的R 与C 位置调换一下，如图11-2(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>>2T，则该RC 电路称为积分电路。

实验十 RC 一阶电路的响应测试一．实验目的1．研究RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的规律和特点。

2．学习一阶电路时间常数的测量方法，了解电路参数对时间常数的影响。

3．掌握微分电路和积分电路的基本概念。

二．原理说明1．RC 一阶电路的零状态响应RC 一阶电路如图12－1所示，开关S 在‘1’的位置，ｕC ＝0，处于零状态，当开关S 合向‘2’的位置时，电源通过R 向电容C 充电，ｕC （ｔ）称为零状态响应，τtU U u -S S c e -=变化曲线如图12－2所示，当ｕC 上升到S 632.0U 所需要的时间称为时间常数τ，RC τ=。

2．ＲＣ一阶电路的零输入响应在图12－1中，开关S 在‘2’的位置电路稳定后，再合向‘1’的位置时，电容C 通过R 放电，ｕC （ｔ）称为零输入响应，τtU u -S c e =变化曲线如图12－3所示，当ｕC 下降到S 368.0U 所需要的时间称为时间常数τ，RC τ=。

3．测量ＲＣ一阶电路时间常数τ图12－1电路的上述暂态过程很难观察，为了用普通示波器观察电路的暂态过程，需采用图12－4所示的周期性方波ｕS 作为电路的激励信号，方波信号的周期为T ，只要满足τ52≥T，便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。

电阻R 、电容C 串联与方波发生器的输出端连接，用双踪示波器观察电容电压ｕC ，便可观察到稳定的指数曲线，如图12－5所示，在荧光屏上测得电容电压最大值(cm)a Cm =U ，S U c u 图 12－1S U U 632 . 0 图 12－2S U U 368 . 0 图12－3SU T2图 12－4图 12－5a)(T2SU Su 0R uC u 图 12－6b)(取 (c m)0.632a b =，与指数曲线交点对应时间ｔ轴的ｘ点，则根据时间ｔ轴比例尺（扫描时间cm t），该电路的时间常数cm(cm)x t ⨯=τ。

4．微分电路和积分电路在方波信号ｕＳ作用在电阻R 、电容C 串联电路中，当满足电路时间常数τ远远小于方波周期T 的条件时，电阻两端（输出）的电压ｕＲ与方波输入信号ｕＳ呈微分关系，tu RC u d d SR ≈，该电路称为微分电路。