电路分析基础实验 3.1一阶动态电路及其应用.pptx

一阶动态电路及其应用课程：电路分析基础实验（电路与电子线路实验1）吕伟锋、卢振洲

一阶动态电路及其应用掌握一阶动态电路各类响应的特点和规律。掌握用示波器观察波形并测量一阶动态电路时间常数的方法。理解积分、微分电路的设计。会用集成电路555芯片结合一阶动态电路设计脉冲波。一.实验目的

一阶动态电路及其应用二.实验仪器序号仪器名称型号或规格主要功能1函数信号发生器2双踪示波器3数字万用表4电工电路实验台SBL系列5九孔方板及元器件

一阶动态电路及其应用三.实验原理1.一阶动态电路充放电规律及应用以一阶RC电路为例，零状态响应时，电容电压由零通过电阻充电到稳态值，电容电压变化过程可表示为零输入响应时，电容电压通过电阻放电到零，这一阶段电容电压的响应可表示为

一阶动态电路及其应用三.实验原理1.一阶动态电路充放电规律及应用为便于用示波器观测波形，直流电压源变成可重复的方波信号。只要方波周期足够长，在其作用期间，电路的暂稳态过程结束，则方波正脉宽引起零状态响应，负脉宽引起零输入响应。这样即可实现对RC电路两种响应的观察，如图3.1.1所示。图3.1.1方波激励下vc(t)和vR(t)波形

一阶动态电路及其应用三.实验原理1.一阶动态电路充放电规律及应用一阶RC电路的响应按指数规律增长或衰减，如图3.1.2所示。电压由0上升至Vs/2需时间Δt=0.69τ。因此用示波器测量动态电路的时间常数τ，只要从示波器上读出Δt，再利用Δt/0.69即可求得。图3.1.2一阶RC电路电容的暂态响应波形

一阶动态电路及其应用三.实验原理1.一阶动态电路充放电规律及应用RC电路在不同激励条件下，且当电路的元件参数和输入信号的周期之间存在某种特定的关系时，可构成简单的积分和微分电路，起到波形变换的作用。图3.1.3积分、微分电路及其响应

一阶动态电路及其应用三.实验原理2.基于集成芯片555定时器的应用集成芯片555是一种模拟和数字功能相结合的集成定时器，可在4.5~16V工作。该定时器成本低，性能可靠，只需外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路功能。图3.1.4555引脚图

一阶动态电路及其应用三.实验原理2.基于集成芯片555定时器的应用图3.1.6(a)所示是一个多稳态电路，此时555如同一个自动电压控制开关，其工作过程依次重复，使得输出为脉冲波形。波形如图3.1.6(b)所示。（a）（b）图3.1.6多谐振荡器电路和波形暂稳态时间:t1=0.69(R1+R2)C;t2=0.69R2C脉冲周期:T=t1+t2占空比:D=t1/T

一阶动态电路及其应用四.实验内容及步骤1.一阶RC电路暂态响应的观察及τ值的测量(1)按图3.1.2(a)连接电路，图中Vs为函数信号发生器提供的方波信号vs(t)，输出信号vo(t)=vc用示波器观察并测量。(2)将函数信号发生器的输出信号通过同轴电缆线接入实验电路的输入端和示波器的CH1通道。(3)将电路输出接入示波器CH2通道。注意输入、输出的接地端保持“共地”。

一阶动态电路及其应用四.实验内容及步骤1.一阶RC电路暂态响应的观察及τ值的测量(4)输入耦合方式开关置于“DC”档，调节信号发生器使之输出Vp-p=4V，f=500~1000Hz的方波，观察并记录CH1和CH2通道信号的波形。(5)保持输入信号不变，改变R和C的参数，观察输出响应波形。了解时间常数改变对电路响应的影响。

一阶动态电路及其应用四.实验内容及步骤2.积分电路和微分电路的观测(1)根据积分电路和微分电路的形成条件，保持原方波信号，选择合适的R、C元件，组成如图3.1.3(a)、(b)所示的积分电路和微分电路。观测并描绘在此激励信号作用下响应vo的波形。(2)在不改变信号激励频率和积分电路条件的情况下，改变R或C的值，观测并描绘响应的波形，记录相关元件参数。

一阶动态电路及其应用四.实验内容及步骤3.一阶RL电路响应的研究一阶RL电路与一阶RC电路具有对偶关系，仿照一阶RC电路的研究，自行设计实验实现一阶RL电路的观测及时间常数测量，研究电路参数对响应的影响，设计并实现RL积分和微分电路。

一阶动态电路及其应用四.实验内容及步骤4.555多谐振荡实验设计用555定时器设计一