1、實驗八 RC一階電路的響應一、實驗目的1、研究RC電路在零輸入、階躍激勵和方波激勵情況下，響應的基本規律和特點。2、學習用示波器觀察分析電路的響應。二、原理及說明1、一階RC電路對階躍激勵的零狀態響應就是直流電源經電阻R向C充電。對于圖8-1所示的一階電路,當t=0時開關K由位置2轉到位置1,由方程： 初始值： 可得出電容和電流隨時間變化的規律： 上述式子表明,零狀態響應是輸入的線形函數。其中=RC，具有時間的量綱，稱為時間常數，它是反映電路過渡過程快慢程度的物理量。越大，暫態響應所待續的時間越長。反之，越小，過渡過程的時間越短。圖8-12、電路在無激勵情況下，由儲能元件的初始狀態引起的響應稱

2、為零輸入響應。即電容器的初始電壓經電阻R放電。在圖8-1中，讓開關K于位置1，使初始值UC（0-）=U0，再將開關K轉到位置2。電容器放電由方程： 可以得出電容器上的電壓和電流隨時間變化的規律： 3、對于RC電路的方波響應，在電路的時間常數遠小于方波周期時，可以視為零狀態響應和零輸入響應的多次過程。方波的前沿相當于給電路一個階躍輸入，其響應就是零狀態響應，方波的后沿相當于在電容具有初始值UC（0-）時把電源用短路置換，電路響應轉換成零輸入響應。由于方波是周期信號，可以用普通示波器顯示出穩定的圖形，以便于定量分析。本實驗采用的方波信號的頻率為1000Hz。三、儀器設備 PC機、Multisim1

3、0.0；四、實驗方法：1、 打開Multisim10軟件：開始>程序>National Instruments>Circuit Design Suite 10.0 Multisim電源庫Place Source示波器、儀表Run基本元件庫：Place Basic圖8-22、繪制電路圖（1）、單擊工具欄的：Place Basic 按鈕彈出如下對話框：圖8-3 電阻圖8-4 電容圖8-5 單刀雙擲開關單擊工具欄的：Place Source 按鈕彈出如下對話框：圖8-6 12V 直流穩壓電源圖8-7 方波信號源1、RC電路充電 按圖8-8接線。 首先將開關扳向0，使電容放電，電壓表

4、顯示為0.0。 將開關置于停止位上1，按清零按鈕使秒表置零。將開關扳向1位開始計時，當電壓表指示的電容電壓UC達到表8-1中所規定的某一數值時，記下秒表時間填在表8-1中，圖8-8 注意：開關斷開的時間盡量要短，否則電容放電造成電容兩端的電壓下降。表8-1 RC電路充電UC（V）3456789充電時間t1（s）4.3205.8687.89610.02712.88715.96719.7292、RC電路放電將電容充電至10V電壓，將開關K置于0點，方法同上。數據記在表8-2中。表8-2 RC電路放電UC（V）9876543放電時間t1（s）7.5589.21410.93813.38715.7831

5、8.89223.1443、用示波器觀察RC電路的方波響應調整信號發生器，使之產生1KHz、VP-P=2V的方波。 按圖8-9接線。按下面4種情況選取不同的R、C值。C=1000PF R=10K C=1000PF R=100KC=0.01F R=1K C=0.01F R=100K用示波器觀察UC（t）波形的變化情況，并將其描繪下來。示波器參數設置 圖8-9 電路圖五、報告要求1、描繪出電容充電及放電過程。2、把用示波器觀察到的各種波形畫出，并做出必要的說明。實驗九 二階電路的響應一、實驗目的1、觀測二階電路零狀態響應的基本規律和特點。2、分析電路參數對電路響應的影響。3、觀察零狀態響應的狀態軌跡

6、，學習判斷電路動態過程的性質。二、實驗原理與說明1、含有兩個獨立儲能元件,能用二階微分方程描述的電路稱為二階電路，當電路中具有一個電感和一個電容時，就組成了簡單的二階電路。如圖9-1所示。根據基爾霍夫定律，電路中電壓、電流，可用二階微分方程表達 圖9-1 圖9-2為便于分析并解答，現以電容C對R、L放電為例，具體分析圖9-2所示電路，其對應的二階微分方程為： 設初始值為：，上式微分方程的解為： 式中A，B是由初始條件決定的常數，P1，P2是微分方程的根，且有： 令： （稱衰減系數） （稱固有振蕩角頻率） （d稱振蕩角頻率）則： 顯然，電路的響應與電路參數有關，當電路參數為不同值時，電路的響應可

7、能出現以下情況：當時，稱為非振蕩（過阻尼）放電過程。其響應為 當時，稱為臨界（臨界阻尼）狀態，其響應為 當時，稱為衰減振蕩（欠阻尼）放電過程。其響應為 當R=0時，稱為等幅振蕩（無阻尼）過程。其響應為 當R<0時，為發散振蕩（負阻尼）過程。 在一般線性電路中，總是存在電阻R=0和R<0的電路響應，可用接入負電阻的方法實現。2、震蕩頻率d與衰減系數的實驗測量方法：當電路出現衰減振蕩時，其響應為：將uc(t) (或i(t)送入示波器，顯示出電壓（或電流）波形，如圖93所示。 圖9-3 圖9-43、動態電路的狀態軌跡按圖9-4接線，US（t）階躍信號如圖所示。將uC（t）信號接示波器，便可觀察到電路的狀態軌跡，如圖9-5所示。（a）欠阻尼（b）臨界阻尼（c）過阻尼圖9-5三、儀器設備1、PC機、Multisim10.0； 四、實驗內容電路如圖： 圖9-6 1、觀察R、L、C串聯電路響應，調節電阻R值，記錄不同參數時，電路響應波形。實驗電路可參照圖9-6所示電路連接，R為10K電位計，C選1000pF電容，L為2.5mH。（方波幅值選1V至2V，頻率選1至3KHz）。2、調整R值，將uC（t）接示波器，觀察uC（t）軌跡并記錄波形。 欠阻尼：R=500 L