RC 一階電路的響應測試

一、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。
二、原理說明
1. 動態網絡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
測量有關的參數，就必須使這種單次變化的過程重復出現。為此，我們利用信號發生器輸
出的方波來模擬階躍激勵信號，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態響應的正階躍激勵信
號；利用方波的下降沿作為零輸入響應的負階躍激勵信號。只要選擇方波的重復周期遠大
于電路的時間常數τ，那么電路在這樣的方波序列脈沖信號的激勵下，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6-1（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，其變化的快慢決定于電路的時間常數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6-1(a)所示。

4. 微分電路和積分電路是RC 一階電路中較典型的電路， 它對電路元件參數和輸入信
號的周期有著特定的要求。一個簡單的 RC 串聯電路， 在方波序列脈沖的重復激勵下， 當

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，請在實驗過程仔細觀察
與記錄。
三、實驗設備

四、實驗內容
實驗線路板的器件組件，如圖6-3 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。

少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對響應的影響，記錄觀察到的現象。
2. 令R = 10KΩ ，C = 0.1μF ，觀察并描繪響應的波形，繼續增大C 之值，定性地
觀察對響應的影響。
3. 令C = 0.01μF ， R = 100Ω ，組成
如圖6-2(a)所示的微分電路。在同樣的方
波激勵信號（U V m = 3 ， f = 1KHZ ）作用下，
觀測并描繪激勵與響應的波形。
增減R 之值，定性地觀察對響應的影響，
并作記錄。當R 增至1MΩ時，輸入輸出波
形有何本質上的區別？
五、實驗注意事項
1. 調節電子儀器各旋鈕時，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，要特別注意相應開關、旋鈕 圖6-3 動態電路、選頻電路實驗板
的操作與調節。
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
量的準確性。
3. 示波器的輝度不應過亮，尤其是光點長期停留在熒光屏上不動時，應將輝度調暗，
以延長示波管的使用壽命。
六、預習思考題
1. 什么樣的電信號可作為RC 一階電路零輸入響應、 零狀態響應和完全響應的激勵
源？
2. 已知RC 一階電路R = 10KΩ ，C = 0.1μF ，試計算時間常數τ，并根據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律如何？這兩種電路有何功用？
4. 預習要求：熟讀儀器使用說明，回答上述問題，準備方格紙。
七、實驗報告
1. 根據實驗觀測結果， 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，并與參數值的計算結果作比較，分析誤差原因。
2. 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
特征。
3. 心得體會及其他。