实验5线性电路的过渡过程.docVIP

课程名称 电工技术 实验时间 年 月 日 班级 姓名 学号 实验五 线性电路的过渡过程 一、实验目的 　　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。 （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)×水平方向格数。 如图5--1中的方波，水平方向格数为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为方波脉冲的重复周期）时，则该电路称为微分电路。 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，则该电路称为积分电路。 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。 三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 双踪示波器 1 2 函数信号发生器 1 3 HE-19元件箱 1 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平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．预习思考题（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p-p =8V的正弦信号，其有效值 ？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）） 函数发生器输出信号 1.2Vp-p（1KHZ）”位置 峰-峰值波形格数 峰峰电压（P-P）”位置 一个周期占有的格数 信号周期T（S）p-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。 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＝0.1μF。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。