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广工一阶动态电路响应的研究实验报告

一阶动态响应实验报告

一阶动态电路的响应测试实验报告

1.实验摘要

1、研究RC电路的零输入响应和零状态响应。用示波器观察响

应过程。电路参数：R=100K、C=10uF、Vi=5V

2.从响应波形图中测量时间常数和电容的充放电时间

2.实验仪器

5V电源，100KΩ电阻，10uF电容，示波器，导线若干

2.实验原理

（1）RC电路的零输入响应和零状态响应

（i）电路中某时刻的电感电流和电容电压称为该时刻的电路状

态。t=0时，电容电压uc（0）称为电路的初始状态。

（ii）在没有外加激励时，仅由t=0零时刻的非零初始状态引

起的响应称为零输入响应，它取决于初始状态和电路特性（通过

时间常数τ=RC来体现），这种响应时随时间按指数规律衰减的。

（iii）在零初始状态时仅由在t0时刻施加于电路的激励引起的

响应称为零状态响应，它取决于外加激励和电路特性，这种响应

是由零开始随时间按指数规律增长的。

（iiii）线性动态电路的完全响应为零输入响应和零状态响应之

和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.时间常数τ的测定方法:

用示波器测量零输入响应的波形，根据一阶微分方程的求解得

知uc＝Um*e-t/RC＝Um*e-t/τ,当t＝τ时，即t为电容放电时间，

Uc(τ)＝0.368Um。

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

0.632Um所对应的时间测得，即电容充电的时间t.

（2）测量电容充放电时间的电路图

如图所示，R=100KΩ，us=5V,c=10uF,单刀双掷开关A.

4实验步骤和数据记录

（i）按如图所示的电路图在连接好电路，测量电容C的两端电

压变化，即一阶动态电路的响应测试。

（ii）用示波器测量电容两端的电压，示波器的测量模式调整为

追踪。（iii）打开电源开关，将开关和电压源端相接触，使电容

充电，用示

波器记录电容充电时的电压变化。

（iiii）将开关和另一端相接触，使电容放电，用示波器记录电

容放电时的电压变化。

充电时波形图

放电时波形图

充电时：充电时间T=4.720s,时间常数τ=1.080s

放电时：放电时间T=3.920s,时间常数τ=1.200s

5.实验总结

(1)实验测得在误差范围内，充电时间T=4.720s,时间常数τ

=1.080s放电时间T=3.920s,时间常数τ=1.200s

(2)电路连接好后方可打开电源，否则会损坏器件，产生误差。

实验时应注意同示波器动态测量电容两端电压的方法，以便得到

正确波形。

(3)将实验数据与一阶动态电路的原理进行对比，并找出实验误

差，进行改进实验。

篇二：一阶动态响应(电路分析)

学号

姓名：王硕

一、实验目的

1、研究一阶动态电路的零输入响应、零状态响应及完全响应的

特点和规律。掌握测量一阶电路时间常数的方法。

2、理解积分和微分电路的概念，掌握积分、微分电路的设计和

条件。

3、用multisim仿真软件设计电路参数，并观察输入输出波形。

二、实验原理

1、零输入响应和零状态响应波形的观察及时间常数?的测量。

当电路无外加激励，仅有动态元件初始储能释放所引起的响应

——零输入响应；当电路中动态元件的初始储能为零，仅有外加

激励作用所产生的响应——零状态响应；在外加激励和动态元件

的初始储能共同作用下，电路产生的响应——完全响应。

以一阶RC动态电路为例，观察电路的零输入和零状态响应波

形，其仿真电路如图1（a）所示。

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