4.5一阶电路时域响应的测量 一、实验目的 1.进一步掌握一阶RC电路的零输入响应，零状态响应和全响应。2.掌握一阶电路的时间常数的测量 方法。3.研究电路参数对响应的影响。 二、实验预习与思考 1.能不能加直流激励用手动开关实现三种状态响应波形的观测？如果不行用什么样的激励信号实现？ 2.激励信号的周期、电路的时间常数以及三种状态响应之间有什么样的关系？ 三、实验原理 描述含有储能元件的电路方程为微分方程，用一个一阶微分方程描述的电路，称为一阶电路，典型的一 阶电路为RC和RL电路。 1.零状态响应储能元件的初始状态为零，仅仅由激励引起的响应，称为零状态响应。如图4-5-1所示电 路，电路达到稳态，t=0时，开关换路至1端，心0后，电路的响应为零状态响应，电容电压的响应为： uc)=了 t≥0 式中=RC称为时间常数，τ反映了电容充放电的快慢，经过5π后，电容电压可充至电源电压的 99.3%,因此工程上认为经过5π后充电结束。电容的电压响应是随指数规律上升的充电波形，如图4-5-2所 示。 ↑uc() Us 图4-5-1一阶RC电路 图45-2零状态响应 2.零输入响应仅仅由储能元件的初始状态引起的响应为零输入响应。如图4-5-3所示电路，电路达到稳 态，t=0时，开关换路至2端，心0后，电路的响应为零输入响应，电容的电压响应为： uc (t)=Uger t≥0 电容的电压响应是随指数规律下降的放电波形，如图4-5-4所示。 ↑uc) Us 图4-5-3一阶RC电路 图45-4零输入响应4.5 一阶电路时域响应的测量 一、实验目的 1．进一步掌握一阶 RC 电路的零输入响应，零状态响应和全响应。2．掌握一阶电路的时间常数的测量 方法。3．研究电路参数对响应的影响。 二、实验预习与思考 1．能不能加直流激励用手动开关实现三种状态响应波形的观测？如果不行用什么样的激励信号实现？ 2．激励信号的周期、电路的时间常数以及三种状态响应之间有什么样的关系？ 三、实验原理 描述含有储能元件的电路方程为微分方程，用一个一阶微分方程描述的电路，称为一阶电路，典型的一 阶电路为 RC 和 RL电路。 1．零状态响应储能元件的初始状态为零，仅仅由激励引起的响应，称为零状态响应。如图 4-5-1 所示电 路，电路达到稳态，t = 0 时，开关换路至 1 端，t≥0 后，电路的响应为零状态响应，电容电压的响应为： 式中 τ=RC 称为时间常数，τ 反映了电容充放电的快慢，经过 5τ 后，电容电压可充至电源电压的 99.3%，因此工程上认为经过 5τ 后充电结束。电容的电压响应是随指数规律上升的充电波形，如图 4-5-2所 示。 2．零输入响应仅仅由储能元件的初始状态引起的响应为零输入响应。如图 4-5-3 所示电路,电路达到稳 态，t = 0 时，开关换路至 2 端，t≥0 后，电路的响应为零输入响应，电容的电压响应为： 电容的电压响应是随指数规律下降的放电波形，如图 4-5-4 所示