实验5线性电路的过渡过程

发布时间:2021-06-13 13:46:57

课程名称 班级

电工技术 姓名

实验时间

年 学号





实验五
一、实验目的

线性电路的过渡过程

1. 初步掌握示波器、信号发生器的使用方法。 2. 研究一阶 RC 串联电路过渡过程的基本规律及特点,了解电路参数对输出波形的影响。

二、实验说明
1.函数信号发生器按需要可输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号的电压幅度可由 输出幅度调节旋钮进行连续调节。输出信号的电压频率可以通过频率分挡开关和频率调节旋钮进行调 节,并由频率显示窗口显示频率值。 2.正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的电激励信号,可由函数信号发生器分别调制提供。正弦 信号的波形参数是幅值 Um、周期 T(或频率 f)和初相;脉冲信号的波形参数是幅值 Um、周期 T 及脉宽 tk。 3.电子示波器是一种信号图形观测仪器,可测出电信号的波形参数。从荧光屏的 Y 轴刻度尺并结 合其量程分档选择开关(Y 轴输入电压灵敏度 V/div 分档选择开关)读得电信号的幅值;从荧光屏的 X 轴刻度尺并结合其量程分档(时间扫描速度 T/div 分档)选择开关,读得电信号的周期、脉宽、相位 差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量,它还有一些其它的调节和控制旋钮, 希望在实验中加以摸索和掌握。
4div

(图 5--1)

(1)交流电压的测量 交流电压的峰峰值=VOLT/DIV(伏/格)×垂直方向格数。如图 5--1 中的方波,垂直方向所占格数 为 2 格,此时垂直偏转灵敏度为 0.1V/DIV,则方波的峰峰值 Vp-p=0.1×2=0.2V。 (2)周期和频率的测量 交流电压的周期 T=TIME/DIV(秒/格)×水*方向格数。
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2div

如图 5--1 中的方波,水*方向格数为 4 格,扫描时间因数选择旋钮为 0.2ms/DIV,则方波的周期 T=0.2×4=0.8ms。频率 f=1/T。 4.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。 5.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。 微分电路中,输出信号电压与输入信号电压的微分成正比,即可以利用微分电路将方波转变成尖 脉冲。如图 5--2 所示的 RC 串联电路,R 两端的电压作为响应输出,在方波序列脉冲的重复激励下,当 满足τ =RC<<

T (T 为方波脉冲的重复周期)时,则该电路称为微分电路。 2

C R c<<T/2

R

ui
T

R

uR

ui

R c>>T/2

(图 5--2)

积分电路中,输出信号电压与输入信号电压的积分成正比,即可以利用积分电路将方波转变成三 角波。如图 5--3 所示的 RC 串联电路,C 两端的电压作为响应输出,在方波序列脉冲的重复激励下,当 电路的参数满足τ =RC>>

T ,则该电路称为积分电路。 2

C R c<<T/2

R

R

uR

ui

R c>>T/2

C

uc

(图 5--3)

从输入输出波形来看,上述两个电路均起着波形变换的作用,请在实验过程仔细观察与记录。

2
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三、实验设备
序号 1 2 3 名 双踪示波器 函数信号发生器 HE-19 元件箱 称 型号与规格 数量 1 1 1 备注

四、实验注意事项
1.调节仪器旋钮时,动作不要过快、过猛。 2.测试仪器的测试表笔有红、黑之分,黑的为机内公共接地端。 3.为保护示波器的荧光屏,其辉度不要过亮。 4.调节示波器时,要注意触发开关和电*调节旋钮的配合使用,以保证显示的波形稳定。 5. 示波器的两个输入端的接地端是连通的,如要同时使用两个输入端时,公共地线不要接错。 6. 为防止外界干扰,信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连(即共地) 。

五.预*思考题(该部分必须在实验前完成)
1.示波器面板上“t/div”和“V/div”的含义是什么? (4 分)

2.频率 f=100Hz、峰-峰值 Vp-p =8V 的正弦信号,其有效值是多少 ?(3 分)

3.微分电路与积分电路的响应输出点有何区别(3 分)

3
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六.实验内容
1.正弦波信号和方波脉冲信号的观测 函数信号发生器的输出分别选择为正弦波输出和方波输出,按要求调制出 1.2Vp-p(1KHZ)的正弦 波信号和 1.2Vp-p(1KHZ)的方波信号。通过示波器专用同轴电缆将信号接至双踪示波器的 Y 轴输入插 口 CH1 或 CH2 端,调节示波器电压灵敏度和时间扫描速度至合适的位置,从荧光屏上读得幅值及周期 等,记入下表。 测试项目 示波器“V/div”位置 峰-峰值波形格数 峰峰电压(VP-P) 计算所得有效值 示波器“T/div”位置 一个周期占有的格数 信号周期 T(S) 信号频率(HZ) 2.微分电路激励与响应的观测 实验线路如图 5--2 所示,R=1KΩ ,C=0.01μ F。在方波激励信号(Vp-p=3V,f=1KHz)作用下, 定性观测并描绘记录电阻 R 上的响应的波形。 函数发生器输出信号 1.2Vp-p(1KHZ)正弦波 1.2Vp-p(100HZ)方波

4
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3.积分电路激励与响应的观测 实验线路如图 5--3 所示,R=10KΩ ,C=0.1μ F。在方波激励信号(Vp-p=3V,f=1KHz)作用下, 定性观测并描绘记录电容 C 上的响应的波形。

实验完毕后应根据实验要求核对实验数据,然后请教师审核(签字) 。

教师签字: 七、实验总结
1.总结实验中所用仪器的使用方法及观测电信号的方法。 (5 分)

5
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2.根据实验观测结果,归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件,阐明波形变换的特征。 (5 分)

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