实验 10 一阶电路的仿真与实验
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实验 10 一阶电路的仿真与实验
2
学习创建、编辑学习创建、编辑 EWBEWB 电路的方法。练习虚拟电路的方法。练习虚拟模拟仪器的使用。模拟仪器的使用。
学习用示波器观察学习用示波器观察 RCRC一阶电路的零输入响应、一阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应。零状态响应及全响应。
学习电路时间常数的测量方法。学习电路时间常数的测量方法。 掌握有关微分电路和积分电路的概念。掌握有关微分电路和积分电路的概念。 进一步学会用示波器观测波形。进一步学会用示波器观测波形。
实验目的实验目的
3
0 t
Cu
SU
002.63
t
Cu
008.36
SU
实验原理与说明 实验原理与说明
零输入响应、零状态响应、时间常数零输入响应、零状态响应、时间常数
R
Cu
Ci
SU
1
2
S
C
零状态响应
零输入响应
4
微分电路微分电路
KVLKVL 方程:方程: uu11= = uuCC+ + uu22
当 当 uu22<<<< uuCC 时时:: uu1 1 uuCC
dt
duRC
dt
duRCiRu C 1
2
R
C
1u 2u
i
为使 为使 uu22<<<< uuCC ,,即即 dtiC
iR1
故 故 = = RCRC 很小很小
)(1 tu
t0 T T2 T3 T4)(tuC
t0 T T2 T3 T4)(2 tu
t0 T T2 T3 T4
时T电容充电电容充电
电容放电电容放电
5
积分电路积分电路
KVLKVL 方程:方程: uu11= = uuRR+ + uu22
当 当 uu22<<<< uuRR 时时:: uu1 1 uuRR
dtuRC
dtuRC
idtC
u R 12
111
为使 为使 uu22<<<< uuRR ,,即即 iRdtiC
1
故 故 = = RCRC 很大很大
)(1 tu
t0 T T2 T3 T4
时TR
C
1u 2u
i
)(2 tu
t0
)(tuR
t0
6
仿真示例 仿真示例
创建如图创建如图 10-410-4 所示的仿真实验电路。信号发所示的仿真实验电路。信号发生器设置为方波, 生器设置为方波,
7
仿真示例仿真示例
调节示波器参数,观察充放电波形。如图调节示波器参数,观察充放电波形。如图 10-610-6所示。所示。
方法:打开开关,按“暂停”按钮。 方法:打开开关,按“暂停”按钮。
8
仿真示例仿真示例 测量时间常数:改变时间轴,移动示波器上的游标。红色游标对测量时间常数:改变时间轴,移动示波器上的游标。红色游标对
准图 准图 10-610-6 初值,蓝色游标对准终值的初值,蓝色游标对准终值的 63.263.2 。可得。如图。可得。如图 10-10-77 所示。 所示。
9
实验内容 实验内容 1 1
研究研究 RCRC电路的方波响应。实验线路原理图如电路的方波响应。实验线路原理图如图所示。 图所示。
R
C
Cu
Ci
iu
r
ru
aY
bY
观察 uC的波形
观察 iC的波形
周期方波发生器
取样电阻
选取 T =1ms , f =1kHz , C=0.1F , r =50 左右
10
实验内容 实验内容 11
为方波信号发生器产生的周期为为方波信号发生器产生的周期为 TT 的信号电压。的信号电压。rr为电流取样电阻。适当选取方波电源的周期为电流取样电阻。适当选取方波电源的周期和和 RR 、、 CC 的数值,观察并描绘出和的波形。的数值,观察并描绘出和的波形。
改变改变 RR 或或 CC 的数值,使的数值,使
观察和如何变化,并作记录。观察和如何变化,并作记录。10
TRC
2
TRC
2
TRC
2
TRC
11
实验内容 实验内容 22
设计一个微分器电路,对于频率为设计一个微分器电路,对于频率为 ff =1KHz =1KHz 的的方波信号的微分输出满足:方波信号的微分输出满足:尖脉冲的幅度大于尖脉冲的幅度大于 1V1V ;;脉冲衰减到零的时间 。电容值选取:脉冲衰减到零的时间 。电容值选取: CC=0.1=0.1FF
12
实验步骤与方法 实验步骤与方法
计算出 , , , 计算出 , , , 的 的 RR 值,值, C=0.1C=0.1FF 不变。 不变。
10
TRC
2
TRC
2
TRC
2
TRC
k110
101,1.0
10
1
10
3
CRms
msTRC
msT
RC 5.02
00510
105.0 3
CR
msT
RC 5.02
k5105.0 3
CR
msT
RC 5.02
k20,k101.0
105.0 3
CR
13
实验步骤与方法实验步骤与方法 设计出实验内容设计出实验内容 22 的微的微
分电路。选取参数。 分电路。选取参数。
R
C
1u 2u
i)(2 tu
t0 T T2 T3 T4
msTtmsTf 1.010,1,kHz1
kRmsC 41,1.04,F1.0
周期方波的峰峰值为大于 1.5V
14
实验步骤与方法实验步骤与方法
仿照仿真示例的方法,对实验内容仿照仿真示例的方法,对实验内容 11 、、 22 进行进行仿真。保存仿真电路和仿真结果。仿真。保存仿真电路和仿真结果。
按仿真的电路和参数进行实验,在示波器上观按仿真的电路和参数进行实验,在示波器上观察实验内容察实验内容 11 、、 22 的波形。并将实验参数和结的波形。并将实验参数和结果作记录。果作记录。
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实验报告要求 实验报告要求
画出实验电路,说明实验步骤。画出实验电路,说明实验步骤。 绘出仿真和实验的波形,并加以比较。绘出仿真和实验的波形,并加以比较。 根据实验观测结果,归纳、总结积分电路和根据实验观测结果,归纳、总结积分电路和
微分电路的形成条件,阐明波形变换的特征。微分电路的形成条件,阐明波形变换的特征。 心得体会及其他。心得体会及其他。