1實驗報告
實驗課程：電路實驗(1)
實驗名稱： 示波器和訊號發生器的使用和
一階及二階動態電路響應的研究
專業班級： 資訊保安1001 學生姓名： 羅能強同組人： 胡柏吉指導教師實驗時間成績：
電工實驗中心
一、實驗目的
1)對照儀器，閱讀實驗指導書附錄的相關內容，了解和認識常用的旋鈕、按鍵、
顯示等的功能和作用，了解示波器和訊號發生器的基本功能和使用方法，為以後的實驗打下基礎。
2)學習電路時間常數的測量方法；
3)掌握有關微分電路和積分電路的概念；
4)學會用示波器測繪圖形；
5)測試二階動態電路的零狀態和零輸入響應，了解電路元件引數對響應的影響；
6)觀察、分析二階電路響應的三種軌跡及其特點，加深對二階電路響應的認識和
理解。二、實驗方案設計
實驗儀器：
ss-7802a雙蹤示波器，訊號發生器，訊號探頭，導線，實驗箱
電路設計：
（一）rc一階電路的響應測試
積分電路
微分電路
第一組： r=10k, c=3300pf 第二組： r=10k, c=0.01uf 第三組： r=10k, c=0.1uf
（二）二階動態電路響應的研究
u ci
－＋s u －＋c
ri－＋
su r
u r－＋c
r1=10k, c=0.01μf , l=15mh , r2接可調電阻
三、實驗內容和步驟
實驗1 示波器和訊號發生器的使用
1．用示波器觀察訊號
(1) 用訊號探頭連線訊號發生器和示波器，紅接紅、黑接黑。
(2) 調整示波器的相關旋鈕、按鍵等，使得掃瞄頻率在100μs ～1ms 間，y 軸靈敏度在 200mv ～2v 間，觸發電平指示燈亮，波形清晰、穩定顯示。
(3) 改變示波器的垂直(y 軸)靈敏度觀察波形變化，調節的作用。 (4) 改變掃瞄速度，在示波器上分別顯示
一、二、三乃至更多週期的波形。 (5) 學習用示波器上的△t 頻率測量、△v 電壓測量功能，測量訊號的頻率和幅值。
(6) 將訊號發生器a 、b 兩路訊號，分別接到示波器的兩個通道，同時觀察兩路訊號。
2．訊號發生器各種訊號的輸出操作訊號發生器，使其輸出正弦波形、方波、三-+c
1r l
2r ()
s u t -+激勵
響應角波、鋸齒波等訊號，在示波器上觀察。調整訊號的頻率、幅值，用示波器觀察波形變化。
3. 測量觀察串聯電阻的電壓(電路圖見後)
連線電路，用示波器兩通道同時接u i 和u r ，觀察並測量輸入、輸出訊號 4．李薩育圖形的觀察
在示波器兩個通道同時輸入兩路正弦波訊號，按下x-y 按鍵，可以顯示兩路訊號分別加在x 、y 軸上形成的軌跡—李薩育圖形。
改變其中一路訊號的頻率，如調至另一路訊號頻率的整數倍，再觀察波形變化與頻率比值的關係。 實驗2 rc 一階電路的響應測試
1、選擇動態電路板上的rc 元件，組成微分電路;記錄電阻r 兩端的電壓波形（兩個週期）（測三組）
2、選擇動態電路板上的rc 元件（引數同上） ，組成積分電路，記錄電容c 兩端的電壓波形（兩個週期）（測三組）
3、參考元件引數
第一組： r=10k, c=3300pf
r 1r 2
u iu r
++－(地)
訊號發生器
示波器－(地)
第二組： r=10k, c=0.01uf 第三組： r=10k, c=0.1uf 電路設計如圖
實驗3 二階動態電路響應的研究
1、選擇動態電路板上的rc 元件，按圖所示連線電路。參考元件引數r1=10k, c=0.01μf , l=15mh , r2接可調電阻
2、激勵為訊號發生器輸出，a 路輸出方波，設定a 路偏移5v ；
3、示波器ch1接激勵訊號，縱向解析度為500mv ， ch2接響應訊號，縱向解析度為50mv ，
示波器時間解析度(橫向解析度)為200μs ；-+
c1r l2r ()
s u t -+激勵
響應4、調節r2，記錄過阻尼，臨界阻尼，欠阻尼波形。
四、實驗資料記錄及整理
實驗1 示波器和訊號發生器的使用
1.改變示波器的垂直(y軸)靈敏度(調節volts/div旋鈕)發現波形的幅度有變
化2.變掃瞄速度（調節time/div旋鈕），在示波器上分別顯示出了
一、二、三等
週期的波形
3.通過操作訊號發生器，使其輸出正弦波形、方波、三角波、鋸齒波等訊號（按
「shift」再按「1」、「2」、「3」等），在示波器上觀察到了相應的正弦波形、方波、三角波、鋸齒波等訊號。調整訊號的頻率、幅值，示波器中波形發生變化。
4.測量觀察串聯電阻的電壓，示波器上波形與訊號發生器給出的訊號波形相同
5.在示波器兩個通道同時輸入兩路正弦波訊號，按下x-y按鍵，可以顯示兩路
訊號分別加在x、y軸上形成的軌跡—李薩育圖形。
6.改變其中一路訊號的頻率，如調至另一路訊號頻率的整數倍，屏上可顯示出
穩定和複雜的李薩如圖形。李薩如圖形與x、y軸交點個數之比等於兩路訊號頻率之比。
實驗2 rc一階電路的響應測試
零狀態響應零輸入響應
不同rc 值下的us 、ur 、uc ： u
ts u c u r
u -u
tu τ
0.632u
s u c u r
u -ut
us u c u r
u su t
激勵訊號
零狀態零輸入
零狀態－＋s
u －＋
cu r c
r －＋
u 0()(1)
tc u t u e τ
-=-0()t
c u t u eτ-
=0()0.632c u u τ=t τ
=t τ
=0()0.368c u u τ=
實驗3 二階動態電路響應的研究
以u0為輸出的輸入輸出方程為其中
五、實驗結論
結合實驗資料或圖表分析，歸納總結實驗結論以及產生實驗誤差的原因。 （1）rc 一階電路的響應測試
對積分電路來說，當電容c 不斷增大，顯示頻波狀線近似變為折線，隨著電容
進一步增大，這顯得寬度變小，折線的折度也變小。這是應為
2200002
2d u du u fs
dtdt a
w ++=12122r r r r c
a +=
1lc w =
11s s du f r c dt=
50100150
200-0.4-0.200.20.40.60.8
1時間 [us]
電壓/電流 [p .u .]
欠阻尼臨界阻尼過阻尼
0()(1)t
c u t u e τ-=-
對t 進行求導，得1/τ，而τ=rc ，當c 增大，r 不變時，1/τ減小， 曲線的斜率不斷減小。
同理，對微分電路，τ
0r )(t
e u t u -=，當電阻變小，-1/τ減小，曲線變得幾乎直線。
對應的積分電路圖電容電壓發生近似躍變，原來的弧線近似變為直線。 （2）二階動態電路響應的研究
電路振盪頻率為隨著r2的增大，曲線發生變化。
試驗中當變阻器r2為零時，電路圖呈現無阻尼的等幅振盪，當012r1-l c r 電路呈現衰減振盪。當r2=1
12r1
-l c r ，電路處於零界阻尼狀態，隨著r2繼續增大。
電路不再振盪，波形成急速下降狀態。
六、解答思考題以及實驗收穫與體會
（一）：思考題解答
1.利用方波來模擬階躍激勵性號，即利用方波輸出上公升沿作為零狀態響應的正階躍訊號；利用方波的下降沿作為零輸入響應的負階躍激勵訊號。
2 .τ=r*c=10k ω*0.1μf=1ms. 根據積分電路中uc(t)=us(1-).
在圖中找兩組t1,uct1,及t2,uct2，帶入上式即可求出時間常數τ。
11s s du f r c dt
=3.積分電路：輸出電壓與輸入電壓的時間積分成正比的電路。微分電路：輸出電壓與輸入電壓的變化率成正比的電路。r*c越大，脈衝坡度越緩。必須滿足：r*c少
於或等於輸入波形寬度的1/10。
積分電路能將方波轉換成三角波，還有延時及移相作用。微分電路：可以把矩形波轉換成尖脈衝波。r*c越小，尖脈衝波形越尖。
4 .=10k/（）=15.32993ω。
5.欠阻尼狀態，波形圖滿足曲線，y(t)=。
（1）其中ωd=2π/t,t可以從示波器螢光屏上觀察到。
（2）y(t1)=,
y(t2)=,
故y(t1)/y(t2)=，所以，讀t,及兩個時間引數，代入上式，就可以求出ωd及α。
（二）心得及體會：
通過本次實驗，我們學會了ss-7802a雙蹤示波器和訊號發生器的使用方法；
學會了時間常數的測量方法；學會了用示波器測繪圖形；進一步地理解了rc一階電路及rlc二階電路的響應的相關知識；通過測試二階動態電路的零狀態和零
輸入響應，了解了電路元件引數對響應的影響；通過觀察、分析二階電路響應的三種軌跡及其特點，加深了對二階電路響應的認識和理解。
本次實驗基本達到了實驗目的，實驗結果與預期相比也十分理想，因此，本次實驗可以說是取得了圓滿成功。
本次實驗的實際操作鍛鍊了我們的動手能力，實驗中遇到的困難磨鍊了我們的耐心，培養了我們認真仔細、刻苦鑽研的科學品質。
本次實驗的成功離不開老師詳細的講解和耐心的指導，感謝老師們提供的寶貴的幫助。
附：原始記錄(包括實驗名稱、電路圖、元件引數、實驗同組人、指導教師簽字等)
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