《电工电子技术实验》课程

电工电子技术实验课程
实验报告
实验项目：R—C 阶电路响应研究
姓 名： 张嘉媛 学 号： 20191060010
学 院： 信息学院 专 业： 电子信息工程
指导教师： 聂仁灿 日 期： 20200408 实验目
1． 加深理解 RC 电路渡程规律电路参数渡程影响
2． 学会测定 RC 电路时间常数方法
3． 观测 RC 充放电电路中电流电容电压波形图
4． 学示波器函数发生器基方法
二 实验仪器
单刀双掷开关 1
函数发生器 1 台
示波器 1 台
电容 4
电阻 3
电流探针 1
三 基理
1 联电容时总电容电容
nC CCCC 321  总
2 串联电容时总电容倒数电容倒数
nCCC
111
C
1
C
1
321
 
总
3 电路充电
RC 电路充电程中电压 cu Ru 电流i 均时间指数规律变化





 

RCeE
1
c 1u
RC
t
eR
E 
i
RC
t
R Eeu


4 时间常数τ
瞬态持续时间长短取决时间常数ττRC
理充电需限长时间现实中993充电发生前五时间常数
实际应中认瞬态持续 5 时间常数时间常数越电容充电需
时间越长图 1电容充电百分时间变化
图 2i Ru 百分时间变化
5 电路放电
放电电流实际方充电时相反放电时电流 i 电容电压 uc 时间均指数
规律衰减零电流电压数学表达式
RC
t
c eVu

 0
RC
t
C eR
V 
 0i
6 时间常数τ元件端电压波形影响
实际测量中常利示波器动态观察 RC 电路充放电程电源电压开关采
方脉信号代
矩形方脉信号门宽 Tk 时间常数τ值数量相时电容器充电达
高电压受电源电压影响放电低值零高电压放电低值
值理分析值偏差矩形波周期相时间常数τ取值相关 kT 时
偏差忽略
7 积分电路微分电路
(1) T RC 时
dt
duRC 入
出 )t(u 满足输出信号 )(u tR 输入信号电压 入u
微商似成正时称微分电路(2) T RC 时  t
dtuRC 0
t)(1)t(u 入出 满足输出信号电压输入信号电压
t 积分似成正时称积分电路
四 实验步骤
1 测定 RC 电路充电放电程中电容电压变化规律
(1) 图 3 连接实验线路
图 3测定 RC 电路充电放电程电路图
(2) 图 4 开关放充电端电容充电观察示波器中图(图 5)数填
入表 1 中应位置
图 4RC 电路充电图 5RC 电路充电时示波器图
(3) 图6 开关放放电端观察示波器中图(图7)数填入表中应位置
图 6RC 电路放电图 7RC 电路放电时示波器图
表 1 R5kΩ C1000μF Us10V
T(s) 0 205
2
398
6
603
8
797
2
1102 140
09
169
99
200
47
230
36
260
26
290
15
Uc(V)
充电
0 3
364
549
4
701
1
797
0
8897 939
3
966
6
981
9
99 994
5
997
ΔUc(V)
放电
0 334
9
54
79
69
95
79
55
888
2
93
78
965
1
979
6
98
79
99
23
99
48
Uc(V)
放电
99
85
663
6
450
6
298
9
202
9
1103 060
6
033
3
018
1
009
8
005
4
002
9
(4) 电阻 R 换成 2kΩ 重复述程数填入表 2 中
表 2 R2kΩ C1000μF Us10V
T(s) 0 0
527
099
6
152
4
205
2
252
1
298
9
404
5
504
1
603
8
803
0
100
23
120
16
Uc(V)
充电
0 230
1
391
5
533
7
641
3
716
3
776
0
867
8
919
8
951
4
982
0
993
4
997
6
ΔUc(V)
放电
0 15
90
33
52
49
05
60
80
68
98
75
50
85
51
91
19
94
64
97
99
99
23
99
69
Uc(V)
放电
999
5
840
5
664
3
509
0
391
6
309
7
244
5
144
4
087
6
053
0
019
5
007
2
002
6(5) 绘制 电容 c 两种情况充放电电压曲线
图 8R5kΩ时电容充放电电压曲线
图 9R2kΩ时电容充放电电压曲线
2测定 RC 电路充电程中电流变化规律
(1)图 10 连接实验线路
图 10测定 RC 电路充电程中电流变化规律线路图(2) 图 10 开关放充电端电容充电观察示波器中图(图 11)数填入
表 3 中应位置
图 11RC 电路充电时示波器图
表 3 R5kΩ C1000μF Us10V
T(s) 0 199
3
404
5
603
8
803
0
110
20
140
09
169
99
199
88
230
36
260
26
290
15
I(mA) 0 134
3
089
0
059
7
040
1
022
0
012
1
006
6
003
6
001
9
001
0
000
6
(3) 电阻 R 换成 2kΩ重复述程数填入表 4 中
表 4 R2kΩ C1000μF Us10V
T(s) 0 0
527
099
6
152
4
205
2
252
1
298
9
404
5
504
1
603
8
803
0
100
23
120
16
I(mA) 0 3
849
304
3
233
1
179
3
141
8
112
0
066
1
040
1
024
3
008
9
003
3
001
2
(4) 绘制电容 c 两种情况充电电流曲线图 12R5kΩ时电容充电电流曲线
图 13R2kΩ时电容充电电流曲线
3时间常数测定
(1)实验电路图 3
(2)测量 Uc 零升 632Us 需时间测量充电时间常数τ1测量 Uc Us
降 368Us 需时间测量放电时间常数τ2τ1τ2 记入面空格处
（Us10V）
充电程 Uc 632Us： 计算：τ1 5s 测量：τ15041s
放电程 Uc 368Us： 计算：τ25s 测量：τ25158s
(3) R2kΩ时
充电程 Uc 632Us： 计算：τ1 2s 测量：τ11993s
放电程 Uc 368Us： 计算：τ22s 测量：τ21993s
4 观测 RC 电路充放电时电流 i 电容电压 uc 变化波形图 14观测 RC 电路充放电时电流 i 电容电压 uc 变化波形线路图
图 15R10 kΩC001μF电源 f1000Hz幅度 1V 方波电压
时时间常数τ<<方波门宽 kT图 15R15 kΩC001μF电源 f1000Hz幅度 1V 方波电压
时时间常数τ>>方波门宽 kT
5观测微分积分电路输出电压波形
(1)微分电路图 16
图 16微分电路
(2) 示波器观察波形图 17微分电路示波器图
(3) 积分电路图 18
图 18积分电路
(4) 示波器观察波形图 19积分电路示波器图
五 注意事项
1 电解电容器示波器正负极性时切勿接错
六分析讨
1 RC 电路中充放电时间长短电路中 RC 元件参数关系
CR 值越 时间常数τ值越 充放电时间越长 成正
2 构成微分电路积分电路条件
(1)微分电路 T RC
(2)积分电路 T RC
3 方波信号转换尖脉信号通微分电路实现 电路时间常数τ>>周期 T
4 方波信号转换三角波信号通积分电路实现 电路时间常数τ<<周期 T

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