實驗報告
祝金華pb15050984
實驗題目：rc一階電路的響應測試
實驗目的
1. 測定rc一階電路的零輸入響應、零狀態響應及完全響應。
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. 進一步學會用示波器觀測波形。
實驗原理
1. 動態網路的過渡過程是十分短暫的單次變化過程。要用普通示波器觀察過渡過程和測量有關的引數，就必須使這種單次變化的過程重複出現。
為此，我們利用訊號發生器輸出的方波來模擬階躍激勵訊號，即利用方波輸出的上公升沿作為零狀態響應的正階躍激勵訊號；利用方波的下降沿作為零輸入響應的負階躍激勵訊號。只要選擇方波的重複週期遠大於電路的時間常數τ，那麼電路在這樣的方波序列脈衝訊號的激勵下，它的響應就和直流電接通與斷開的過渡過程是基本相同的。
2.圖1(b)所示的 rc 一階電路的零輸入響應和零狀態響應分別按指數規律衰減和增長，其變化的快慢決定於電路的時間常數τ。
3. 時間常數τ的測定方法:
用示波器測量零輸入響應的波形如圖1(a)所示。
根據一階微分方程的求解得知uc＝ume-t/rc＝ume-t/τ。當t＝τ時，uc(τ)＝0.368um。
此時所對應的時間就等於τ。亦可用零狀態響應波形增加到0.632 um所對應的時間測得，如圖1(c)所示。
(a) 零輸入響應b) rc一階電路c) 零狀態響應
圖 14. 微分電路和積分電路是rc一階電路中較典型的電路， 它對電路元件引數和輸入訊號的週期有著特定的要求。乙個簡單的 rc串聯電路， 在方波序列脈衝的重複激勵下，
當滿足τ＝rc《時（t為方波脈衝的重複週期），且由r兩端的電壓作為響應輸
出，這就是乙個微分電路。因為此時電路的輸出訊號電壓與輸入訊號電壓的微分成正比。如圖2(a)所示。利用微分電路可以將方波轉變成尖脈衝。
(a) 微分電路b) 積分電路
圖2若將圖2（a）中的r與c位置調換一下，如圖2（b）所示，由 c兩端的電壓作為響應輸出。當電路的引數滿足τ＝rc>>條件時，即稱為積分電路。因為此時電路的輸出訊號電壓與輸入訊號電壓的積分成正比。
利用積分電路可以將方波轉變成三角波。
實驗裝置
脈衝訊號發生器，雙蹤示波器，動態電路實驗板
預習思考題
1. 什麼樣的電訊號可作為rc一階電路零輸入響應、 零狀態響應和完全響應的激勵訊號？
方波輸出的上公升沿可以作為零狀態響應的正階躍激勵訊號，方波的下降沿作為零輸入響應的負階躍激勵訊號；正弦訊號可以作為完全響應的激勵訊號。
2. 已知rc一階電路r＝10kω，c＝0.1μf，試計算時間常數τ，並根據τ值的物理意義，擬定測量τ的方案。
τ=rc=10×10×01×10-6=10-3s
3. 何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什麼條件？ 它們在方波序列脈衝的激勵下，其輸出訊號波形的變化規律如何？這兩種電路有何作用？
實驗內容
實驗線路板採用he-14實驗掛箱的「一階、二階動態電路」，如圖3所示，請認清r、c元件的布局及其標稱值，各開關的通斷位置等等。
1. 從電路板上選r＝10kω，c＝0.1μf組成如圖2(b)所示的rc充放電電路。
u為訊號發生器輸出的up-p＝3v、f＝1khz的方波電壓訊號，並通過兩根同軸電纜線，將激勵源u和響應uc的訊號分別連至示波器的兩個輸入口ya和yb。這時可在示波器的螢幕上觀察到激勵與響應的變化規律。
改變電容值為1000pf、6800pf、0.01μf，定性地觀察對響應的影響，記錄觀察到的現象。
2. 令r＝100ω，c＝0.01μf組成如圖2(a)所示的微分電路。
在同樣的方波激勵訊號（up-p＝3v，f＝1khz）作用下，觀測並描繪激勵與響應的波形。 繼續改變r值為1kω,10kω,1mω，定性地觀察對響應的影響。
圖3 實驗結果
微分電路：r＝100ω
c＝0.01μf
此圖為輸出電壓：
此圖為輸入電壓：
r＝1kω
c＝0.01μf
r＝10kω
c＝0.01μf
r= 1mω
c＝0.01μf
積分電路
c＝0.1μf
r＝10kω
c=0.01μf
r＝10kω
c=6800pf
r＝10kω
c=1000pf、
r＝10kω
結果分析
根據實驗觀測結果，歸納、總結積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變換的特徵。
微分電路形成條件：乙個簡單的rc串聯電路，在方波序列脈衝的重複激勵下，當電路的引數τ=rc<積分電路形成條件：乙個簡單的rc串聯電路，在方波序列脈衝的重複激勵下，當電路的引數τ=rc>>t/2，取c兩端電壓作為響應輸出，即為積分電路
通過實驗可知，rc電路中，當具備一定的條件時，可以改變電路中的輸入波形。並且，在輸入波形頻率不變的前提下，r值或c值越小，輸出波形（三角波、脈衝）越尖銳。相反的，r值或c值越大，輸出波形（三角波、脈衝）越平坦
心得體會及其它。
1. 雙波示波器的使用，在乙個波形非常尖銳的情況下，可以在乙個波形下單獨觀察。
2. 當雙波的原點不在同一水平線上，可以調節在同一水平線上，便於觀察。需要
3. 需要注意接地端對實驗電路的影響。
4. 實驗結果與**相反，通過實驗結果的錯誤，分析導致錯誤的原因，進而解決問題。
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