一阶RC电路的研究文档格式.docx

一阶RC电路的研究文档格式.docx

《一阶RC电路的研究文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一阶RC电路的研究文档格式.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

示波器；

RC电路；

幅频特性；

点频法

ResearchonFirstOrderRCCircuit

JialiangZhang

（BeijingUniversityofPostsandTelecommunications,BJ10,China）

Abstract：

ThroughtheoscilloscopetogenerateandobservetheACsignaltounderstandtheworkingprincipleoftheoscilloscope,throughtheobservationofbothendsoftheRCsignal,theunderstandingoftheworkingprincipleofthecircuit,differentialcircuitandintegralcircuitrelatedconcepts,andinthisprocesstobecomemorefamiliarwiththeoscilloscopeandmasterthesignalgenerationmethod.Themeasurementprocessisfamiliarwithpoint-frequencymeasurementandunderstandingofzero-input,zero-output,fullresponse,stepresponse,impulseresponseandotherrelatedconcepts.

Keywords:

Oscilloscope,RCcircuit,amplitude-frequencycharacteristic,point-frequencymethod

引言

示波器可有效地观察交流信号，这为观察RC电路元件两端信号的变化提供了方便。

在本实验中示波器作为观察工具，改变R、C的大小，观察示波器上的波形变化。

用点频法测量RC电路的幅频特性，这个过程中使用万用表测量有效电压值，再利用示波器给出的频率绘制出幅频特性曲线。

1实验目的

1.加深理解一阶电路的基本性质；

2.理解微分电路和积分电路的概念；

3.进一步熟悉示波器和掌握信号发生的方法

2实验原理

1、实验仪器:

示波器，万用表，示波器探头，R=20kΩ电阻，C=470pF与0.01μF电容。

2、微分电路

将脉冲电压vi加在图4-4（a）的RC电路时，其输出v0的波形随着R、C的值按图（b）所示变化。

图中右侧的波形是只在输入有变化时才有输出。

如图4-4所示，RC<

<

T的电路称为微分电路。

（a）微分电路（b）时间常数与输出v0的关系

图4-4微分电路的时间常数与输出v0的关系

微分电路主要用作产生触发脉冲（顶部尖锐的脉冲）。

3、积分电路

将脉冲电压vi加在图4-5（a）的RC电路时，其输出v0的波形随着R、C的值按图（b）所示变化。

如图4-5所示，RC>

>

T的电路称为积分电路。

积分电路主要用在锯齿波发生电路或电视机的同步分离电路。

（a）积分电路（b）时间常数与输出v0的关系

图4-5积分电路的时间常数与输出v0的关系

4、网络频率特性的定义

网络的响应向量与激励向量之比是频率

的函数，称为正弦稳态下的网络函数。

表示为

其模

随频率

变化的规律称为幅频特性，辐角

变化的规律称为相频特性。

为使频率特性曲线具有通用性，常以

作为横坐标。

通常，根据

变化的趋势，将RC网络分为“低通（LP）滤波电路”、“高通（HP）滤波电路”、“带通（BP）滤波电路”、“带阻（BP）滤波电路”等。

这里以“低通（LP）滤波电路”、“高通（HP）滤波电路”为例进行简要分析。

1RC低通网络

如图所示，其网络函数为

其模为

辐角

显然，随着频率的增高，

将减小，这说明低频信号可以通过，高频信号被衰减或抑制。

当

时，

即

，通常把

降低到0.707

时的角频率

称为截止角频率

。

②RC高通网络

RC高通网络，其网络函数为

显然，随着频率的降低，

将减小，这说明高频信号可以通过，低频信号被衰减或抑制。

5、点频法测量频率特性

点频法又叫逐点测量法，就是利用实验室中常见的仪表，测试电路在不同的频率点下对应的信号大小，利用得到的数据，做出信号大小随频率变化的曲线。

具体测量方法如下：

1）正弦输入信号的幅度选择适当的大小，并保持不变；

2）示波器同时监测输入、输出波形，确保电路工作正常（电路无干扰、无自激，输出

波形无非线性失真等）；

改变输入信号的频率，用晶体管毫伏表测量不同频率时输出电压的有效值；

3）利用测得的有效值和相应的频率值，绘制幅频特性曲线；

4）用示波器测量输入与输出波形的相位差φ。

测量时注意事项：

1）测量时输入信号的电压大小要保持不变（用晶体管毫伏表监测），如果随着频率的改

变输入电压大小有变化，必须调节信号源使被测电路输入信号维持原来的大小。

2）尽量合理选择测试点，为此可以先大体测一下上、下截止频率的大约数值，然后在

它们附近多测几点，而曲线变化比较平坦的地方可以少取测试点。

3）在频率较高时，要考虑到晶体管毫伏表输入阻抗的电容分量以及引线分布电容对测

试精度的影响，必要时应换用高频毫伏表。

点频法测量放大器的幅频特性曲线的优点：

1）测试原理简单；

2）可采用常用的简单仪器进行测量。

点频法测量放大器的幅频特性曲线的缺点：

1）由于需要选取的频率点较多，所以操作繁琐费时，改变一次电路元件，需要重新逐

点再测试一遍，如果元件调节较多，则工作量巨大；

2）测量数据不连续，有可能因为取点的不合理或者不够多而漏掉某些细节；

3）不能反映电路的动态幅频特性。

由于点频法测量幅率特性存在一定的缺陷，不便于电路的调测，人们在点频法的基础上发展了新测试方法，即扫频法。

扫频法是使用专用的扫频仪，在荧光屏上直观地显示出幅频特性曲线，可以一边调整被测放大器中的有关元件，一边观察幅频特性曲线的变化，从而得到符合要求的幅频特性曲线。

关于扫频法及扫频仪的使用请查阅相关资料，此处不再详细介绍。

3实验步骤

1.微分电路测试：

连接好实验电路，R取20kΩ，C分别取470pF和0.01μF，输入信号采用频率5kHz，幅度5V，占空比50%的单向正脉冲。

用示波器同时观测输入输出波形，并在同一坐标系下绘制输入输出波形

2.积分电路测试：

连接好实验电路，R取20kΩ，C分别取470pF和0.01μF，输入信号采用频率10kHz，幅度5V，占空比50%的单向正脉冲。

用示波器同时观测输入输出波形，并在同一坐标系下绘制输入输出波形。

C取470pF时使用点频法测量电路的幅频特性

4实验数据及处理

1.微分电路时间常数与v0的关系

RC大：

RC适当：

RC小：

2.积分电路时间常数与v0的关系

RC小

：

3.微分电路的测试

R取20kΩ，C取470pF：

（实现了对输入信号的微分，τ=9.4*10-6）

R取20kΩ，C取0.01μF：

4.积分电路测试：

（实现了对电路的积分）

5.点频法测量电路的幅频特性

5思考题

用不同幅度输入信号测试试验中电路的幅频特性，测量结果会发生变化吗？

为什么？

测量结果仅幅度与输入信号成比例地发生变化，而相应的变化趋势不变。

因为曲线为幅频特性曲线，仅改变输入信号幅度对系统的幅频特性并无影响。

6总结

通过此次实验我对示波器的使用有了更深入的了解，能够更加熟练地使用示波器。

在这个过程中也更加理解的RC电路有关于时间常数，网络函数，微分电路以及积分电路和点频法等有了更深的了解。

实验中这些知识的应用性很强，在实验中发现问题独立思考请教老师让我在其中学到了很多知识，提高了动手能力和将理论联系实际的能力。

参考文献

[1]Tektronix示波器使用手册.

[2]电子测量与电子电路实验.北京邮电大学电子工程学院电路中心[J]:

86-87