【導(dǎo)讀】電路后不會改變被測電路的工作狀態(tài)。這就要求電壓表的內(nèi)阻為無。窮大；電流表的內(nèi)阻為零。而實際使用的指針式電工儀表都不能滿。誤差的大小與儀表本身內(nèi)阻的大小密切相關(guān)。的內(nèi)阻，即可計算出由其產(chǎn)生的測量誤差。以下介紹幾種測量指針。然后合上開關(guān)S，并保持I值不變，調(diào)節(jié)電阻箱RB的。R1為固定電阻器之值，RB可由電阻箱的刻度盤上讀得。壓表V的指針為滿偏轉(zhuǎn)。表V的指示值減半。此時有：RV＝RB＋R1電壓表的靈敏度。流IR及其兩端的電壓降UR，則其阻值RX=UR/IR。兩種線路見圖1-4、?？珊雎圆挥嫞琕的讀數(shù)接近于RX兩端的電壓值。設(shè)：U=20V，RA=100Ω，RV=20KΩ。假定RX的實際值為。和10V檔量限的內(nèi)阻。檔，輸出細(xì)調(diào)旋鈕應(yīng)調(diào)至最小。接通電源后，再根據(jù)需要緩慢調(diào)節(jié)。否則輸出電流會突增，可能會損壞外接器件。

　　

【正文】 應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長，其變化的快慢決定于電路 的時間常數(shù) τ 。 3. 時間常數(shù) τ 的測定方法 : 用示波器測量零輸入響應(yīng)的波形如圖 41(a)所示。 t t R C t t 0 0 0 0 + c u u U m c u c u u u U m U m U m τ τ (a) 零輸入響應(yīng) (b) RC一階電路 (c) 零狀態(tài)響應(yīng) 圖 41 根據(jù)一階微分方程的求解得知 uc＝ Umet/RC＝ Umet/τ 。 當(dāng) t＝ τ 時， Uc(τ) ＝ 。此時所對應(yīng)的時間就等于 τ 。 亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到 ， 如圖 41(c)所示。 RC一階電路中較典型的電路， 它對電路元件參數(shù)和輸入信號的周期有著特定的要求。 一個簡單的 RC串聯(lián)電路， 在方波序列脈沖的重復(fù)激 勵下，當(dāng)滿足 τ ＝ RCT/2時（ T為方波脈沖的重復(fù)周期） 且由 R兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，則電路就是一個微分 電路。因為此時電路的 輸出信號電壓與輸入信號 電壓的微分成正比。如圖 42(a)所示。利用微分電路 可以將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。 T R C T/2 C R T/2 i Rc R c c u u u i u R (a)微分電路 (b) 積分電路 圖 42 若將圖 42(a)中的 R與 C位置調(diào)換一下，如圖 42(b)所示，由 C兩端的電壓作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路的參數(shù)滿足 τ ＝ RC T/2，則該 RC電路稱為積分電路。因為此時電路的輸出信號 電壓與輸入信號電壓的積分成正比。利用積分電路可以將方 波轉(zhuǎn)變成三角波。 從輸入輸出波形來看，上述兩個電路均起 著波形變換的作用，請在實驗過程仔細(xì)觀察與記錄。 三、實驗設(shè)備 序號 名 稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 1 函數(shù)信號發(fā)生器 1 2 雙蹤示波器 1 自備 3 動態(tài)電路實驗板 1 DGJ03 四、實驗內(nèi)容 實驗線路板的器件組件，如圖 43所示，請認(rèn)清 R、 C 元件的布局及其標(biāo)稱值，各開關(guān)的通斷位置等。 R＝ 10KΩ ， C＝ 3300pF組成如圖 41(b) 所示的 RC充放電電路。 ui為脈沖信號發(fā)生器輸出的 Um＝ 、 f＝ 1KHz的方波電壓信號，并通過兩根 同軸電纜線，將激勵源 ui和響應(yīng) uC的信號分別連至 示波器的兩個輸入口 YA和 YB。這時可在示波器的屏 幕上觀察到激勵與響應(yīng)的變化規(guī)律，請測算出時間 常數(shù) τ ，并用方格紙按 1:1 的比例描繪波形。 少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對響應(yīng)的影響， 記錄觀察到的現(xiàn)象。 100 1K 10K 1M1000p6800p0.01u0.1u10K10mH4.7mH0.1u0 . 0 1 u1000p30K10K2. 令 R＝ 10KΩ ， C＝ ，觀察并描繪響應(yīng)的波形， 繼續(xù)增大 C 之值，定性地觀察對響應(yīng)的影響。 3. 令 C＝ ， R＝ 1kΩ ，組成如圖 42(a)所示的微分電路。 在同樣的方波激勵信號（ Um＝ ， f＝ 1KHz）作用下， 觀測并描繪 激勵與響應(yīng) 的 波 形。 增減 R之值，定性地觀察對響應(yīng)的影響，并作記錄。 當(dāng) R增至 1MΩ 時，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別 激勵 Ui Uo響應(yīng) 五、實驗注意事項 ，動作不要過快、過猛。實驗前， 需熟讀雙蹤示波器的使用說明書。觀察雙蹤時，要特別 注意相應(yīng)開關(guān)、旋鈕的操作與調(diào)節(jié)。 2. 信號源的接地端與示波器的接地端要連在一起（稱共地） 以防外界干擾而影響測量的準(zhǔn)確性 3. 示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點長期停留在熒光屏 上不動時，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長示波管的使用壽命。 六、預(yù)習(xí)思考題 1. 什么樣的電信號可作為 RC一階電路零輸入響應(yīng)、 零狀 態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵源？ 2. 已知 RC一階電路 R＝ 10KΩ ， C＝ ，試計算時間常數(shù) τ ， 并根據(jù) τ 值的物理意義，擬定測量 τ 的方案。 3. 何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？ 它們在 方波序列脈沖的激勵下，其輸出信號波形的變化規(guī)律如何？ 這兩種電路有何功用？ 4. 預(yù)習(xí)要求：熟讀儀器使用說明，回答上述問題，準(zhǔn)備方格紙。 七、實驗報告 1. 根據(jù)實驗觀測結(jié)果，在方格紙上繪出 RC一階電路充放電時 uC的 變化曲線，由曲線測得 τ 值，并與參數(shù)值的計算結(jié)果作比較， 分析誤差原因。 2. 根據(jù)實驗觀測結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成 條件，闡明波形變換的特征。 3. 心得體會及其他 。 實驗五、二階動態(tài)電路的響應(yīng)測試 一、實驗?zāi)康? ， 了解電路元件參數(shù)對響應(yīng)的影響。 、分析二階電路響應(yīng)的三種狀態(tài)軌跡及其 特點， 以加深對二階電路響應(yīng)的認(rèn)識與理解。 二、原理說明 一個二階電路在方波正、負(fù)階躍信號的激勵下， 可獲得零狀態(tài)與零輸入響應(yīng)，其響應(yīng)的變化軌 跡決定于電路的固有頻率。 當(dāng)調(diào)節(jié)電路的元件參數(shù)值，使電路的固有頻率分別為負(fù)實數(shù)、 共軛復(fù)數(shù)及虛數(shù)時，可獲得單調(diào)地衰減、衰減振蕩和等幅振 蕩的響應(yīng)。在實驗中可獲得過阻尼，欠阻尼和臨界阻尼這三 種響應(yīng)圖形。 簡單而典型的二階電路是一個 RLC串聯(lián)電路和 GCL并聯(lián)電路， 這二者之間存在著對偶關(guān)系。本實驗僅對 GCL并聯(lián)電路進 行研究。 三、實驗設(shè)備 序號 名 稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注 1 函數(shù)信號發(fā)生器 1 2 雙蹤示波器 1 自備 3 動態(tài)實驗電路板 1 DGJ03 四、實驗內(nèi)容 動態(tài)電路實驗板與實驗十二相同，如圖 52所示。 利用動態(tài)電路板中的元件與開關(guān)的配合作用， 組成如圖 51所示的 GCL并聯(lián)電路。 L C R 激勵 R 2 1 響應(yīng) 圖 52 令 R1＝ 10KΩ ， L＝ ， C＝ 1000PF， R2為 10KΩ 可調(diào)電阻。 令脈沖信號發(fā)生器的輸出為 Um＝ ， f＝ 1KHz的方波脈沖， 通過同軸電纜接至圖中的激勵端，同時用同軸電纜將激勵 端和響應(yīng)輸出接至雙蹤示波器的 YA和 YB兩個輸入口。 R2之值， 觀察二階電路的零輸入響應(yīng)和 零狀態(tài)響應(yīng)由過阻尼過渡到臨界阻尼，最后過渡到欠阻 尼的變化過渡過程，分別定性地描繪、記錄響應(yīng)的典型 變化波形。 R2使示波器熒光屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的欠阻尼響應(yīng)波形， 定量測定此時電路的衰減常數(shù) α 和振蕩頻率 ωd 。 ，如增、減 L或 C之值，重復(fù)步驟 2 的測量，并作記錄。隨后仔細(xì)觀察，改變電路參數(shù)時， ωd 與 α 的變化趨勢，并作記錄。 圖 52 動態(tài)電路、選頻電路實驗板 100 1K 10K 1M 1000p 6800p u u 10K 10mH mH u 1000p 30K 10K 激勵 Ui 響應(yīng) Uo 電路參數(shù) 實驗次數(shù) 元 作 參 數(shù) 測量值 R1 R2 L C α ω 1 10KΩ 調(diào) 至 某 一 次 欠 阻 尼 狀 態(tài) 1000PF 2 10KΩ μF 3 30KΩ μF 4 10KΩ 10mH μF 五、實驗注意事項 1. 調(diào)節(jié) R2時，要細(xì)心、緩慢，臨界阻尼要找準(zhǔn)。 2. 觀察雙蹤時，顯示要穩(wěn)定，如不同步， 則可 采用外同步法觸發(fā)（看示波器說明） 六、預(yù)習(xí)思考題 ， 計算出 處于臨界阻尼狀態(tài)的 R2之值。 ， 如何測得二階電路零輸入 響應(yīng)欠阻尼狀態(tài)的衰減常數(shù) α 和振蕩頻率 ωd ？ 七、實驗報告 ，在方格紙上描繪二階電路過阻尼、 臨界阻尼和欠尼的響應(yīng)波形。 2. 測算欠阻尼振蕩曲線上的 α 與 ωd 。 3. 歸納、總結(jié)電路元件參數(shù)的改變對響應(yīng)變化趨勢 的影響。 4. 心得體會及其他。