第4章一阶动态电路分析 在日常生活中,任何车辆启动时,车速总是从零开始逐 渐上升的,经过一段时间后,才能达到一定的运行状态。 车辆的静止是一种稳定状态;车辆的匀速运行是另一种稳定 状态。以一种均匀速度行驶过渡到另一种均匀速度行驶,就 形成不同的稳定状态。车辆启动或停止的过程,或者更广泛 地说,车辆加速或减速的过程,则是由一种稳定状态到另 种稳定状态的过渡过程 电路中也存在类似的过渡过程。前面几章我们讨论的都 是电路的稳定状态,即电路中的电流和电压在给定的条件下 已达到某一稳定值的状态。本章我们将讨论电路由一种稳态 转变到另一种稳态的过渡过程。首先通过一个实训项目来定 性地认识过渡过程,然后再对过渡过程进行定量分析
第 4 章 一阶动态电路分析 在日常生活中， 任何车辆启动时， 车速总是从零开始逐 渐上升的， 经过一段时间后， 才能达到一定的运行状态。 车辆的静止是一种稳定状态； 车辆的匀速运行是另一种稳定 状态。以一种均匀速度行驶过渡到另一种均匀速度行驶， 就 形成不同的稳定状态。 车辆启动或停止的过程， 或者更广泛 地说， 车辆加速或减速的过程，则是由一种稳定状态到另一 种稳定状态的过渡过程。 电路中也存在类似的过渡过程。 前面几章我们讨论的都 是电路的稳定状态， 即电路中的电流和电压在给定的条件下 已达到某一稳定值的状态。 本章我们将讨论电路由一种稳态 转变到另一种稳态的过渡过程。 首先通过一个实训项目来定 性地认识过渡过程， 然后再对过渡过程进行定量分析
实训4简易电子门铃的制作与电路测试 实训目的 (1)熟悉电子电路的连接方法; (2)基本掌握示波器的使用方法; (3)认识RC动态电路的主要特点; (4)了解55集成电路的基本功能 2.实训设备、器件与实训电路 (1)实训设备与器件:直流稳压电源 双通道示波器 台,万能板一块,8Ω扬声器一个,按键一个,电阻、电容、 导线若干
实训 4 简易电子门铃的制作与电路测试 1． （1） 熟悉电子电路的连接方法； （2） 基本掌握示波器的使用方法； （3） 认识RC动态电路的主要特点； （4） 了解555集成电路的基本功能。 2． 实训设备、 （1） 实训设备与器件：直流稳压电源一台，双通道示波器 一台，万能板一块，8Ω扬声器一个，按键一个，电阻、电容、 导线若干
(2)实训电路与说明:实训电路如图4-1所示。图中555 为集成定时器电路。55定时器具有如下特点:当它按图4-1 的方式将2、6脚连到一起时,如果连接点的电位高于电源电压 的23,则3脚的输出电压等于0V,7脚对地短路,如果连接点 的电位低于电源电压的1/3时,则3脚的输出电压等于电源电压, 7脚对地开路
（2） 实训电路与说明： 实训电路如图4 - 1所示。 图中555 为集成定时器电路。555定时器具有如下特点： 当它按图4 - 1 的方式将2、6脚连到一起时，如果连接点的电位高于电源电压 的2/3，则3脚的输出电压等于0V，7脚对地短路，如果连接点 的电位低于电源电压的1/3时， 则3脚的输出电压等于电源电压， 7脚对地开路
3.实训步骤与要求 1)连接电路按图在万能板上将电路连接好,注意,IC的 引脚及电容C1、C3的极性不要接错 2)通电试听 接通电源(5V),按下按键S,此时,可以听到扬声器发 出的单一频率的声音。松开按键,声音停止
3． 1） 连接电路按图在万能板上将电路连接好，注意，IC的 引脚及电容C1、C3的极性不要接错。 2） 接通电源（5V），按下按键S，此时，可以听到扬声器发 出的单一频率的声音。松开按键，声音停止
3)测试输出波形 打开示波器,用通道1输入探头的“地”与电路的“地” 相连,中心头接至扬声器的上端。注意,如果你事先不会使 用示波器,请仔细阅读示波器的说明书直至能正确使用为止。 如果操作正确,当按下按键喇叭发声时,我们可以在荧 光屏上看到如图4-2(a)所示的脉冲波形。要求用示波器读 出输出波形的周期T及脉冲的宽度T1,并记录在实训报告上 (为减少声音干扰,可以将扬声器从电路中断开)
3） 测试输出波形 打开示波器， 用通道1输入探头的“地”与电路的“地” 相连， 中心头接至扬声器的上端。 注意，如果你事先不会使 用示波器， 请仔细阅读示波器的说明书直至能正确使用为止。 如果操作正确，当按下按键喇叭发声时，我们可以在荧 光屏上看到如图4 - 2（a）所示的脉冲波形。要求用示波器读 出输出波形的周期T及脉冲的宽度T1，并记录在实训报告上
4)测试555第2、6脚的波形 用示波器通道2输入探头的中心头接555第2、6脚,“地” 与“地”相接。按下按键,此时,我们可以观测到如图4-2(b) 所示的锯齿状波形。如将示波器的输入状态设置为直流,我们 可以读出其幅度最小值约为电源电压的1/3,其最大值约为电源 电压的2/3 在荧光屏上比较通道1与通道2的波形我们可以发现,锯齿 波的最小值与输出波形从低电平向高电平过渡对应,锯齿波的 最大值与输出波形从高电平向低电平过渡对应
4） 测试555第2、 6脚的波形 用示波器通道2输入探头的中心头接555第2、 6脚， “地” 与“地”相接。 按下按键，此时，我们可以观测到如图4 - 2（b） 所示的锯齿状波形。 如将示波器的输入状态设置为直流，我们 可以读出其幅度最小值约为电源电压的1/3， 其最大值约为电源 电压的2/3。 在荧光屏上比较通道1与通道2的波形我们可以发现，锯齿 波的最小值与输出波形从低电平向高电平过渡对应，锯齿波的 最大值与输出波形从高电平向低电平过渡对应
T E 2E/3 E/3 (b)
T T1 uo E t (a) t 2E/3 E/3 u C1 0 t 1 t 2 t 3 (b)
5)试验电容C1对输出信号周期的影响 将电容器C1由10F替换为20F,再次测试步骤3)与4) 中测试到的波形,并记录周期7与脉冲宽度T1。在这一步骤 中我们可以发现,波形的形状基本没有改变,但波形的周期 与脉冲宽度却变大了。 6)试验电阻R1对输出信号周期的影响 在步骤5)的基础上,将电阻R1由10kΩ替换为20kQ,再 次测试上面两处的波形,同时记录7与71。可以发现,T与T1 又变大了
5）试验电容C1对输出信号周期的影响 将电容器C1由10 μF替换为20μF，再次测试步骤3）与4） 中测试到的波形，并记录周期T与脉冲宽度T1。在这一步骤 中我们可以发现，波形的形状基本没有改变，但波形的周期 与脉冲宽度却变大了。 6） 试验电阻R1对输出信号周期的影响 在步骤5）的基础上，将电阻R1由10kΩ替换为20kΩ，再 次测试上面两处的波形，同时记录T与T1。可以发现，T与T1 又变大了
4.实训总结与分析 1)音频信号产生的原理 从上面的实训中,我们在扬声器测得如图4-2(a)所示 的输出波形,它的频率恰落在音频范围内,因此可以推动扬 声器发出声音。我们知道,电路中并没有音频信号源,显然, 加至扬声器的音频信号是电路自己产生的。音频信号产生的 过程,涉及到电路的过渡过程,我们可以按如下过程来定性 地理解电路的工作原理
4． 1） 从上面的实训中，我们在扬声器测得如图4 - 2（a）所示 的输出波形，它的频率恰落在音频范围内，因此可以推动扬 声器发出声音。我们知道，电路中并没有音频信号源，显然， 加至扬声器的音频信号是电路自己产生的。音频信号产生的 过程，涉及到电路的过渡过程，我们可以按如下过程来定性 地理解电路的工作原理
(1)从接通电源到C两端电压升高至2E/3。 接通电源后的瞬间,由于电容C1内部原先没有储存电荷, 由物理学知识我们知道,其两端电压为0。根据555的性质, 其3脚电压等于电源电压,7脚对地开路。这以后,电源E要通 过电阻R1与R2对电容C1充电,使C1两端电压升高。当C1两 端电压高于2E/3时,根据55的性质,其输出电压立即跳变至0 V,7脚对地短路。由于7脚对地短路,电源E无法再通过R2 对C1充电,C1两端电压不可能再升高。这一段时间,与图4 2中0t1时间段对应,从(b)图中,我们可以看到在充电过程 中,电容器两端电压逐渐升高的情况
（1） 从接通电源到C1两端电压升高至2E/3。 接通电源后的瞬间，由于电容C1内部原先没有储存电荷， 由物理学知识我们知道，其两端电压为0。根据555的性质， 其3脚电压等于电源电压，7脚对地开路。这以后，电源E要通 过电阻R1与R2对电容C1充电，使C1两端电压升高。当C 1两 端电压高于2E/3时，根据555的性质，其输出电压立即跳变至0 V，7脚对地短路。由于7脚对地短路，电源E无法再通过R2 对C1充电，C1两端电压不可能再升高。这一段时间，与图4 - 2中0~t1时间段对应，从（b）图中，我们可以看到在充电过程 中， 电容器两端电压逐渐升高的情况
