《电路》课程教学资源（实验指导）实验17 RC一阶电路动态特性的仿真

实验17RC一阶电路动态特性的仿真 一、实验目的 1。通时横拟仪婴测试RC申憝的东放申特性 2.通过模拟示波器观察微分电路和积分电路的波形，进一步熟悉其特性 3.练习使用EWB仿真软件进行电路模拟。 二、实验原理与说明 1.RC电路充放电如图2-17.1所示 00 图2-17-1化充放电电路 电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数t=RC有关。 2.脉冲方波电源作用下RC一阶电路响应波形的测量 RC一阶电路如图217-2所示，其电源为如图所示方波信号。 1000H50% 0.1 uF 图2.17-2 当R、C取不同的值时，使电路时间常数t=RC随之变化，则输出信号Um及Uc的波 形也随着的不同而改变。 3.一阶RC微分电路 当π足够小，即π《T/2,就构成微分电路，从电阻端输出的电压与输入电源电压之 间是微分关系，如图2.17.3

实验 17 RC 一阶电路动态特性的仿真 一、实验目的 1．通过模拟仪器测试 RC 电路的充放电特性。 2．通过模拟示波器观察微分电路和积分电路的波形，进一步熟悉其特性。 3．练习使用 EWB 仿真软件进行电路模拟。 二、实验原理与说明 1．RC 电路充放电如图 2-17-1 所示。 图 2-17-1 RC 充放电电路 电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数  = RC 有关。 2．脉冲方波电源作用下 RC 一阶电路响应波形的测量 RC 一阶电路如图 2-17-2 所示，其电源为如图所示方波信号。 图 2-17-2 当 R、C 取不同的值时，使电路时间常数  = RC 随之变化，则输出信号 UR0 及 UC的波 形也随着  的不同而改变。 3．一阶 RC 微分电路 当  足够小，即  T /2 ，就构成微分电路，从电阻端输出的电压与输入电源电压之 间呈微分关系，如图 2-17-3

100k0h 图2-17-3C微分电路 4.一阶RC积分电路 而当π足够大，即πT/2,就构成积分电路，从电容两端输出的电压与输入电源电 压之间呈积分关系，如图2-17-4。 图2-17-4C积分电路 三、实验内容与步 1.RC电路的充放电特性测试 (1)在EWB的电路工作区按图2171连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置。 (2)选择示波器的量程，按下启停止开关，通过空格键使电路中的开关分别接通充电 和放电回路，观察不同时间常数下RC电路的充放电规律

图 2-17-3 RC 微分电路 4．一阶 RC 积分电路 而当  足够大，即  T /2 ，就构成积分电路，从电容两端输出的电压与输入电源电 压之间呈积分关系，如图 2-17-4。 图 2-17-4 RC 积分电路 三、实验内容与步骤 1．RC 电路的充放电特性测试 （1）在 EWB 的电路工作区按图 2-17-1 连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置。 （2）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，通过空格键使电路中的开关分别接通充电 和放电回路，观察不同时间常数下 RC 电路的充放电规律

(3)该实验要求同学自行选择合适的电路参数，并选取几组不同的数值，通过开关的不 同位置，使电容分别处于充电及放电的状态，观察其充放电时间常数对波形的影响。记录每 一组测试时的电容、 电阻的参数，并计算其时间常数 2.RC一阶电路响应波形的观测 (1)在EWB的电路工作区按图2-17-2连接电路并存盘。注意参数设置要与图中一致。 (2)用示波器观察并记录一阶电路响应的波形。 (3)测量时间常数x,与计算结果比较。 (4)改变电路中R、C的值，如下 情况一：R=1002.C=1000μF 情况二：R=1kQ,C=1000μF 情况三： 10k0,C=1000μ 每种情况都重复(2)(3)的实验步骤，总结响应波形随着π的不同而改变的规律。 3.RC微分电路 (1)在EWB的电路工作区按图2-17-3连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置。 (2)选择信号发生器的输出信号为矩形波信号，注意其周期要与时间常数x相对应。 3)选择示波器的量程，按下启扒停止开关，观察不同时间常数下微分电路的输出电压 波形 (4)RC微分电路的特性观察由同学自行设计参数，注意，选择参数时要使π由大到小变 化。 4.RC积分电路 (1)在EWB的电路工作区按图2.174连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置 (2)选择信号发生器的输出信号为矩形波信号，注意其周期要与时间常数π相对应。 )选择示波器的量程，按下启孙停止开关，观察不同时间常数下积分电路的输出电压 波形。 (4)RC积分电路的特性观察也由同学自行设计参数，注意，选择参数时要使t由小到大 变化。 四、实验注意事项 使用EWB时注意选择适当的仿真仪表量程。 2。注意微分电路与积分电路的接线是否正确，输出电压端子是否正确。 3.每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，或者暂停来观察波形。 4.使用示波器时要注意选择合适的时间和幅值来观察波形。 5.选择信号发生器的不同占空比对输出波形有影响 五、实验报告要求 按规定完成实验报告，并回答以下问题： 1.你设计的RC电路中电阻、电容的参数是多少？如果观察RC充放电电路，你所选择 示波器的单位格时间和幅值各为多少？ 2.RC微分电 各和积 路在结构和输出电压方面各有何特点？ 3.改变RC微分电路和积分电路的时间常数，波形会如何变化？ 4.你在进行电路测试时发现了什么问题？你是如何解决的？

（3）该实验要求同学自行选择合适的电路参数，并选取几组不同的数值，通过开关的不 同位置，使电容分别处于充电及放电的状态，观察其充放电时间常数对波形的影响。记录每 一组测试时的电容、电阻的参数，并计算其时间常数。 2．RC 一阶电路响应波形的观测 （1）在 EWB 的电路工作区按图 2-17-2 连接电路并存盘。注意参数设置要与图中一致。 （2）用示波器观察并记录一阶电路响应的波形。 （3）测量时间常数  ，与计算结果比较。 （4）改变电路中 R、C 的值，如下 情况一：R=100Ω,C=1000μF 情况二：R=1 kΩ, C=1000μF 情况三：R=10 kΩ,C=1000μF 每种情况都重复（2）（3）的实验步骤，总结响应波形随着  的不同而改变的规律。 3．RC 微分电路 （1）在 EWB 的电路工作区按图 2-17-3 连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置。 （2）选择信号发生器的输出信号为矩形波信号，注意其周期要与时间常数  相对应。 （3）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，观察不同时间常数下微分电路的输出电压 波形。 （4）RC 微分电路的特性观察由同学自行设计参数，注意，选择参数时要使  由大到小变 化。 4．RC 积分电路 （1）在 EWB 的电路工作区按图 2-17-4 连接电路并存盘。注意要按自己选择的参数设置。 （2）选择信号发生器的输出信号为矩形波信号，注意其周期要与时间常数  相对应。 （3）选择示波器的量程，按下启动\停止开关，观察不同时间常数下积分电路的输出电压 波形。 （4）RC 积分电路的特性观察也由同学自行设计参数，注意，选择参数时要使  由小到大 变化。 四、实验注意事项 1．使用 EWB 时注意选择适当的仿真仪表量程。 2．注意微分电路与积分电路的接线是否正确，输出电压端子是否正确。 3．每次要通过按下操作界面右上角的“启动/停止开关”接通电源，或者暂停来观察波形。 4．使用示波器时要注意选择合适的时间和幅值来观察波形。 5．选择信号发生器的不同占空比对输出波形有影响。 五、实验报告要求 按规定完成实验报告，并回答以下问题： 1．你设计的 RC 电路中电阻、电容的参数是多少？如果观察 RC 充放电电路，你所选择 示波器的单位格时间和幅值各为多少？ 2．RC 微分电路和积分电路在结构和输出电压方面各有何特点？ 3．改变 RC 微分电路和积分电路的时间常数，波形会如何变化？ 4．你在进行电路测试时发现了什么问题？你是如何解决的？