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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

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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。