实验2.4 一阶电路暂态过程的分析与研究
一、实验名称：一阶电路暂态过程的分析与研究
二、实验任务及目的
1.基本实验任务
研究RC一阶电路的零输入、零状态响应的基本规律和特点；研究RC微分电路和积分电路在脉冲信号激励下的响应。
2.扩展实验任务
研究利用RC串联电路的电路参数与其暂态过程的关系进行波形转换的方法；设计能将方波信号转换为尖脉冲和三角波的电路。
3.实验目的
研究RC一阶电路的零输入、零状态响应；研究RC微分电路和积分电路在脉冲信号激励下的响应；进一步掌握示波器和函数信号发生器的使用。
三、实验原理及电路
1.实验原理
方波响应，用半个周期远大于电路时间常数的脉冲信号代替阶跃信号作为激励源，观测零输入和零状态响应。
微分电路，当RC串联电路从电组两端输出，且满足时间常数远小于矩形脉冲的半个周期时，输出电压与输入电压的微分成正比。
积分电路，当RC串联电路从电容两端输出，且满足时间常数远大于矩形脉冲的半个周期时，输出电压与输入电压的积分成正比。
2.实验电路
图2.4.1 实验电路
四、实验仪器及器件
1.实验仪器
示波器1台，使用正常；函数信号发生器1台，使用正常。
2.实验器件
1μF电容1个、0.1μF电容1个、1kΩ电阻1个、10kΩ电阻1个，使用均正常。
五、实验方案与步骤
1.用函数信号发生器输出2Vpp/1kHz的方波，通过示波器通道一DC耦合监测信号，调节函数信号发生器的直流偏移旋钮使其成为矩形脉冲。
2.按图2.4.1（b）接线，分别观测2Vpp/1kHz矩形脉冲，R=1kW,C=0.1mF；2Vpp/100Hz矩形脉冲，R=1kW,C=1mF；2Vpp/10Hz矩形脉冲，R=10kW,C=1mF的输入输出波形，测量零输入和零状态响应的初始值和时间常数。
3.用函数信号发生器输出2Vpp/100Hz矩形脉冲信号，按图2.4.1（a）接线，分别观测R=1kW,C=0.1mF；R=1kW,C=1mF；R=10kW,C=1mF的微分电路。
…… …… 余下全文
,了解电路参数对时间常数的影响。
图6-1 图6-2（a）充电曲线 图6-2（b）放电曲线
ＲＣ一阶电路如图16－1所示，开关S在‘1’的位置，ｕC＝0，处于零状态，当开关S合向‘2’的位置时，电源通过R向电容C充电，ｕC（ｔ）称为零状态响应 
所需要的时间称为时间常数
，
。
在图16－1中，开关S在‘2’的位置电路稳定后，再
，便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。
所需要的时间称为时间常数
，
。
在图2-1中，开关S在‘2’的位置电路稳定后，再合向‘1’的位置时，电容
C通过
R放电，
ｕ
C(t)称为零输入响应，
所需要的时间称为时间常数
图2-1电路的上述暂态过程很难观察，为了用普通示波器观察电路的暂态过程，需采用图2-4所示的周期性方波
ｕ
S作为电路的激励信号，方波
，便可在示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。
，与指数曲线交点对应时间t轴的x点，则根据时间t轴比例尺（扫描
），该电路的时间常数
。
在方波信号uＳ作用在电阻R、电容C串联电路中，当满足电路时间常数
，
时，
，此时所对应的时间就等于τ，如图10.2。对于零状态响应，可用其响应波形增长倒0.632US所对应的时间测得，如图10.2。
