单RC电路的研究 厦大实验.doc

厦门大学电子线路实验报告 实验名称：单RC电路的研究 系别：电子信息类 班号：电子一班 实验组别： 实验者姓名： 学号： 实验日期： 2014年 月 日 实验报告完成日期： 2014年 月 日 指导教师意见： 实验原理 （一）单RC构成的低通电路 滤波器的主要功能是是对信号进行处理，保留信号中有用成分，滤除信号中的无用成分· 低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。 电压传输函数，其中为上限频率。 ， 当Ti时，V0与Vi的积分成正比，因此上图为积分电路。 当Ti时，V0=Vc≈Vi，则上图为直流耦合电路。 (二)单RC构成的高通电路 高通滤波器允许高于截止频率的信号通过，不允许低于截止频率的信号通过，是某一频率以上的信号分量通过，以下的信号分量抑制的电子元器件组合装置。 电压传输函数，其中为下限频率。 ， 一阶RC低通和高通电路对信号只有衰减作用而无放大作用，因此称为无源滤波电路； 当Ti时，V0与Vi的微分成正比，因此上图为微分电路。 Ti时，V0接近Vi，因此称为交流耦合电路。 （三）RC构成的带通电路 将单RC低通和高通滤波器串联，则构成带通滤波器，仅允许频率范围内的信号通过。 （四）单RC电路对阶跃信号的响应 ，式中，时间参数=RC。 经过时间5后，电压趋于稳定. 实验内容 低通滤波器 幅频、相频特性测量 f(Hz) 0.01fH 0.1fH 0.5fH fH 2fH 5fH 10fH V0(V) 4.86 5 4.3 3.42 2.31 0.94 0..48 (°) 0.7° -6.9° -27.5° -44.9° -61.6° -74.6° -83.2° f 15.801 Hz 157.99 Hz 790.3Hz 1.58kHz 3.155 kHz 7.905 kHz 15.769 kHz 画出2fH时输入输出波形相位差 对阶跃信号与非阶跃信号的响应 令输入信号分别为方波、三角波（占空比=50%、VP-P=5V、VL=0V）。 取Ti=10μs（fi=100kHz）,则Ti，电路为积分电路，观察并画出对应波形。 取Ti=1ms（fi=100kHz）,则Ti，电路为直流耦合电路，观察并画出对应波形。 高通滤波器 幅频、相频特性测量 f(Hz) 0.01fL 0.1fL 0.5fL fL 2fL 5fL 10fL V0(V) 0.019 0.55 2.33 3.54 4.4 4.8 4.9 (°) 87 85.2 61.4 42.1 27.2 9.1 3.5 f 25.025 Hz 250.25 Hz 1.2498 kHz 2.4995 kHz 4.9980 kHz 12.50 kHz 50.050 kHz 对阶跃信号与非阶跃信号的响应 令输入信号分别为方波、三角波、正弦波（占空比=50%、VP-P=5V、VL=0V）。 取Ti=6.6μs（fi=150kHz）,则Ti，电路为交流耦合电路，观察并画出对应波形。 取Ti=1ms（fi=100kHz）,则Ti，电路为微分电路，观察并画出对应波形。 RC分压器 如图电路中，Vi用f=1kHz、占空比=50%、VP-P=5V、VL=0V的方波输入，调整电位器，观察电路波形并记录各种状态的工作情况。总结电路补偿规律。 过补偿 欠补偿 最佳补偿 实验总结 1.低通电路和高通电路原理和应用方法 低通电路 设滤波器的输入电压为ex输出电压为ey，电路的微分方程为：? 令=RC，称为时间常数，对上式取拉氏变换，有传递函数： 或 其幅频、相频特性公式为： 一阶低通滤波器滤波器是由一个RC元件组合而成的简单电路，所谓低通滤波器是允许低频讯号通过，而不允许高频讯号通过的滤波器。电路存在截止频率,高于此频率的信号都不能通过滤波器，从而达到了滤波的目的。 高通电路 设滤波器的输入电压为ex输出电压为ey，电路的微分方程为：? 同理，令=RC，对上式取拉氏变换，有：? ??或 ? 其幅频、相频特性公式为：? 分析可知，当f很小时，A(f)=0，信号完全被阻挡，不能通过；当f很大时，A(f)=1信号不受衰减的通过. 2、补偿电路规律 当t=0+时，电容视为短路，电流只经过C1、C2，V o由其分压得到 当t=+∞时，电容视为开路，电流只经过R1、R2，V o由其分压得到 时，输出波形就是输入波形经分压后不失真传输，即此时有 当，，出现欠补偿； 当，，出现过补偿。 3、实验方法及出现的问题 通过调节数字信号发生器改变频率来测量fH和fL，因为实际fH和fL的值与理论值会有偏差。由于数字信号发生器上的数值与示波器略有不同，所以以示波器上的为准。一