电子电路与系统基础实验（清华大学）实验8-RC电路.pdfVIP

《电子电路与系统基础实验》 实验八 RC 电路的特性与应用 实验题目：RC 电路的特性与应用 姓名：林霁澜 学号：2014011144 日期：2015.11.03 第1 页 《电子电路与系统基础实验》 实验八 RC 电路的特性与应用 一、 实验目的 (1) 通过实验，掌握RC 电路的时域特性和频域特性，以及它们之间的关系，为今后的具体应用打下基 础。 (2) 初步了解RC 电路的简单应用。 二、 实验电路图及其说明 本实验需研究RC 电路的时域特性和频域特性，研究时域特性主要是研究RC 电路 的暂态响应特性，亦即研究其零输入和零状态响应特性；研究频域特性就是研究其幅频 特性和相频特性。 （1）一阶RC 低通电路 ① 一阶RC 电路的暂态响应 如图，输入电压 vi 为高电平为Vm 、低电平为0 的方波电压，其信号的半周期 远大于电路的 时间常数τ＝RC，则输出电压v 的波形应如下图： o 在t ＝t 时刻，输入电压v 从0 跳变到 V ，它通过电阻R 给电容C 充电，输出电压（亦即电 0 i m 容上的电压） vo 指数上升（充电电流指数下降）。当充电时间大于 5τ之后充电电流接近为 0，vo ≈Vm ，可以认为电容充电结束，电路达到稳态。所以， RC 电路对输入电压上升沿的响应就是电 路的零状态响应。 类似地，在t ＝t 时刻，输入电压v 从V 跳变到0，电容C 通过电阻 R 放电，输出电压v 指 1 i m o 数下降。当放电时间大于 5τ 之后电容放电基本结束，v ≈0，电路达到稳态。所以，RC 电路对输 o 入电压下降沿的响应就是电路的零输入响应。 第2 页 《电子电路与系统基础实验》 实验八 RC 电路的特性与应用 ② 一阶RC 电路的频率响应 上图所示的一阶RC 低通电路，实际上也就是阻容分压电路。当频率很低时，电容的容抗很大， 输出电压近似等于输入电压。随着频率的不断提高，电容的容抗随之减小，输出电压幅度不断下降， 相移的值也随之加大。当频率足够高时，输出电压趋近为 0，相移接近－90°。通常将输出电压幅 度等于输入电压幅度的1/ 2时的频率称为上限截止频率 f ，理论分析可得 f =1/(2πRC)。由于此电 √ H H 路具有允许低频信号通过，抑制高频信号传输的特性，所以称低通电路。 （2）一阶RC 高通电路 如图所示电路为一阶RC 高通电路，与低通电路类似的分析可知，该电路具有阻止低频信号通 过，允许高频信号传输到输出端的特性，所以称为高通电路。类似地将输出电压幅度等于输入电压 幅度的1/ 2时的频率称为下限截止频率f ，理论分析可得 f =1/(2πRC)。 √