• 2020-12-19 13:59:07

1. RC电路识别与检测实验报告

纵观世间百态，可用两字概括世界仅存的物质—粒子的性质：“被动”， 因为每一个粒子都要时刻受到其他粒子的力的作用，并因此而运动。且每一个粒子的运动状态都可概括为：“在这里，到那里”。 这就是我们人类感知的世界，在微观粒子尺度上是如此简单的，但在人眼中却复杂。这些粒子是时刻互相影响的，因此我们可以总结出：在宇宙形成的那一刻，这个世界就注定了应该出现什么事物，和各种事物出现的先后顺序(真实的是：物质作用规律是固定的)。由此还可以得出地球上的科学规律普遍适用于任何其它区域，并且粒子从开始运动(包括相对运动)时就都停不下来，通俗说是“一发不可收拾”，因此时间不可倒流，时间本不存在。 我认为一些以前的人坚信的“因果律”是正确的，因此它可以作为上述论点的论据。[这里面提到的粒子是已发现的某些微观粒子，或是比其余微观粒子更基本的粒子]

英文译文：

World Theory

Having observing the world unfolding,we can use the word 'Passive ' to generalize the property of the only substances-microcosmic particle in the world because whichever microcosmic particle has to get the effects of forces from the others at every moment,and exercises because of that .And the summarization whichever microcosmic particles' state of motion is 'Here and there '.This is the world we mankind feeling,it's so simple at the scale of microcosmic particle while it's very complex from human standpoint.These microcosmic particles are always affecting each other,so we can summarize that the world was bound to appear that the certain object should appear and the sequencing of the certain objects at the moment of the universe came into being (The reality is that the law of how all objects behave is settled) . We can also summarize that the law of how all objects behave in the area wherever is the same with the earth universally,and one microcosmic particle's motion can't be stopped after it began to exercise (Including the relative motions), which can be described that the microcosmic particle's is outing of 'hand '.So the time can't backfly and the time is not existing in fact.I think the law of causation firmly believed by some philosophers and scientists is right ,so it can be the argument of the thesis above .

(The particles mentioned above are the microcosmic particles we mankind have discovered or the particles more fundamental than the rest microcosmic particles).

2. 电路分析一阶电路分析

从电路中看出，电路就是一个RC充放电电路。

在R=10k时，电路的时间常数τ=RC较小，也就是说在很短的时间内，就可以完成电路的充放电，电容电压变化很快、能够较好地反映出电容的充放电特性。当R=1M时，电路的时间常数急剧变大，1M=10^6Ω=1000kΩ，时间常数变化为原来的1000倍，电路的过渡过程时间变得很长，在有限时间内，电容没有完全放电就开始充电、充电电压尚未明显变化时，又开始放电。

因此从信号波形的变化，几乎看不到电压的变化，成为一个方波。本质就是电路的时间常数增大，使得电路的过渡过程时间增长所导致的。

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微分电路,积分电路(a)微分电路(b)积分电路时间常数的测量R=4KR=1KR=6K C=0.22UR=1KR=1K三、误差分析1)实验过程中的读数误差 2)仪器的基本误差3)导线连接不紧密产生的接触误差四、实验总结在RC一阶电路的R=2k，C=0....

1..测量时间常数

2.．微分电路,积分电路

(a)微分电路

(b)积分电路

时间常数

的测量

R=4K

R=1K

R=6K C=0.22U

R=1K

R=1K

三、误差分析

1)实验过程中的读数误差 2)仪器的基本误差

3)导线连接不紧密产生的接触误差

四、实验总结

在RC一阶电路的R=2k，C=0.047u中理论值t=RC=0.094MS，在仿真实验中t=0.093.5ms 其相对误差为r=0.0005/0.094*100%=0.531%<5% 在误差允许的范围内测得的数值可以采用。

当T=t时，Uc(t)=0.368Us，此时所对应的时间就是t，亦可用零状态响应波形增长到0.632Us所对应的时间测量。

在RC的数值变化时，即t=RC也随之变化，t越小其响应变化就越快，反之越慢。 积分电路的形成条件：一个简单的RC串联电路序列脉冲的重复激励下，当满足t=RC>>T/2条件时，且由C端作为响应输出，即为积分电路。

积分电路波形变换的特征:积分电路可以使输出方波转换成三角波或斜波。积分电路可以使矩形脉冲波转换成锯齿波或三角波。

稍微改变电阻值或增大C值，RC值也会随之变化，t越大，锯齿波的线性越好。

实验　一阶电路暂态过程的研究

一、实验目的

1、研究ＲＣ一阶电路的零输入响应、零状态响应和全响应的规律和特点；

2、学习一阶电路时间常数的测量方法，了解电路参数对时间常数的影响；

3、掌握微分电路和积分电路的基本概念。

二、实验设备

1、GDS-1072-U数字示波器

2、AFG

2025函数信号发生器

(方波输出)

3、EEL-52组件(含电阻、电容)

三、实验原理

1、ＲＣ一阶电路的零状态响应

ＲＣ一阶电路如图11-1所示，开关S在‘1’的位置，ｕC＝0，处于零状态，当开关S合向‘2’的位置时，电源通过R向电容C充电，ｕC(ｔ)称为零状态响应。

变化曲线如图11-2所示，当ｕC上升到所需要的时间称为时间常数，。

2、ＲＣ一阶电路的零输入响应

在图11-1中，开关S在‘2’的位置电路电源通过R向电容C充电稳定后，再合向‘1’的位置时，电容C通过R放电，ｕC(ｔ)称为零输入响应。

输出变化曲线如图11-3所示，当ｕC下降到所需要的时间称为时间常数，。

3、测量ＲＣ一阶电路时间常数

图11－1电路的上述暂态过程很难观察，为了用普通示波器观察电路的暂态过程，需采用图11－4所示的周期性方波ｕS作为电路的激励信号，方波信号的周期为T，只要满足

，便可在普通示波器的荧光屏上形成稳定的响应波形。

电阻R、电容C串联与方波发生器的输出端连接，用双踪示波器观察电容电压ｕC，便可观察到稳定的指数曲线，如图11-5所示，在荧光屏上测得电容电压最大值：

，与指数曲线交点对应时间ｔ轴的ｘ点，则根据时间ｔ轴比例尺(扫描时间)，该电路的时间常数。

4、微分电路和积分电路

在方波信号ｕS作用在电阻R、电容C串联电路中，当满足电路时间常数远远小于方波周期T的条件时，电阻两端(输出)的电压ｕR与方波输入信号ｕS呈微分关系，，该电路称为微分电路。当满足电路时间常数远远大于方波周期T的条件时，电容C两端(输出)的电压ｕC与方波输入信号ｕS呈积分关系，，该电路称为积分电路。

微分电路和积分电路的输出、输入关系如图11－6

(ａ)、(ｂ)所示。

四、实验内容

实验电路如图11-7所示，图中电阻R、电容C从

EEL-51D组件上选取(请看懂线路板的走线，认清激励

与响应端口所在的位置；认清Ｒ、Ｃ元件的布局及其标称值；各开关的通断位置等)，用双踪示波器观察电路激励(方波)信号和响应信号。ｕS为方波输出信号，调节函数信号发生器输出，从示波器上观察，使方波的峰－峰值和频率为：ＶP

-

P＝2Ｖ，f=1ｋHz。

1、ＲＣ一阶电路的充、放电过程

(1)测量时间常数τ

选择EEL-52组件上的Ｒ、Ｃ元件，令Ｒ=3KΩ，Ｃ＝0.01μＦ，用示波器观察激励ｕS与响应ｕC的变化规律，测量并记录时间常数τ。

(2)观察时间常数τ(即电路参数R、C)对暂态过程的影响

令Ｒ＝5kΩ，Ｃ=0.02μＦ，通过双踪示波器观察并描绘电路激励和响应的波形，继续增大Ｃ(取0.02μＦ～0.１μＦ)或增大R(取10kΩ)，定性观察对响应波形的影响。

2、微分电路和积分电路

(1)积分电路

选择EEL-51D组件上的Ｒ、Ｃ元件组成如图11-8电路，令Ｒ＝10KΩ，Ｃ＝0.１μF，用双踪示波器观察激励ｕS与响应ｕC的变化规律并绘出曲线图。

(2)微分电路

将图11-8实验电路中的Ｒ、Ｃ元件位置互换，组成如图11-9电路，令Ｒ＝600Ω，Ｃ＝0.0１μF，用双踪示波器观察激励ｕS与响应ｕR的变化规律并绘出曲线图。

图11-8

积分电路示意图

图11-9

微分电路示意图

五、实验注意事项

1、调节电子仪器各旋钮时，动作不要过猛。实验前，尚需熟读双踪示波器的使用说明，特别是观察双踪时，要特别注意开关，旋钮的操作与调节。

2、信号源的接地端与示波器的接地端是连在一起的(称共地)，以防外界干扰而影响测量的准确性。但由于他们内部已经“共地”，使用时要特别注意因共地使被测电路造成短路。

六、预习与思考题

1、用示波器观察ＲＣ一阶电路零输入响应和零状态响应时，为什么激励必须是方波信号？

2、已知ＲＣ一阶电路的Ｒ＝10KΩ，Ｃ＝0.01μF，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ的方案。

3、在ＲＣ一阶电路中，当Ｒ、Ｃ的大小变化时，对电路的响应有何影响？

4、何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？它们在方波激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功能？

七、实验报告要求

1、根据实验内容1(1)观测结果，绘出ＲＣ—阶电路充、放电时ＵC与激励信号对应的变化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的理论计算结果作比较，分析误差原因。

2、根据实验内容2观测结果，绘出积分电路、微分电路输出信号与输入信号对应的波形。

3、回答思考题。

实验报告

课程：__________实验名称:__________

日期:___________完成者:_______合作者:_________

一、 实验目的：

二、 实验设备：

三、 实验原理：

四、 实验内容及步骤：

五、 实验结果分析：

六、 思考题的回答：

学号姓名(邮址)《电路分析》实验1

实验一

一、实验目的：

1.

2.

二、实验内容：

1.

2.

三、实验总结

四、实验要求

1． 提前预习、实验前作好设计准备，并随时接受实验指导老师检查。

2． 实验结束时，完成所有实验内容，并演示说明设计要点，提交电子版实验报告，

并由实验指导老师检查登记。

五、思考题

1.三极管工作在放大状态的条件是什么？

2.三极管的三个极的电流关系是什么样的？

3.试设计方案验证三极管的微变小信号等效电路。

【注：

1、页眉中将红色的“学号”、“姓名”和“邮址”改为你的真实学号、姓名和电邮地址。

2、按蓝字提示填入文字或插入相关图形文件，完成电子版实验报告，保存为：学号姓名电路分析实验1.doc。

3、将电子版实验报告,提交至教师指定的服务器文件夹或用电子邮件发送至：zhujin@xjau.edu.cn 。】

物理实验报告

班级：_____ 姓名：________ 学号：______实验日期：________ 同组者：______________________指导教师：__________ 实验名称：组装电路

实验目的：根据要求设计电路并连接实物图；知道开关在不同位置对电路是否有

影响

实验器材：电源 开关 导线 灯座 小灯泡

实验原理：

实验步骤及结论：

1、 设计要求：一个开关同时控制2盏灯，同时亮同时灭。

2、 设计要求：用两个开关控制2盏灯，要哪只灯泡亮，哪只就

亮，并且两只灯泡的亮灭互不影响。(注明哪个开关控制那

盏灯)

整理器材

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在许多电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源。在本章前面已讲过，通过整流滤波后得到的电压仍为不稳定的三角波形，会随电网电压产生波动，同时电子设备工作时负载电流的变化及温度的变化等都会引起输出电压不稳定，这将严重影响设备正常工作。为了使电子设备能正常稳定地工作，就要配置专门的直流稳压电源。下面主要讲述简单的直流稳压电源。

稳压电源电路的形式主要有两种：一种是并联型，将调整元器件与负载并联，如图2-21a所示；另一种是串联型，将调整元器件与负载串联，如图2-21b所示。

稳压二极管构成的稳压电路

如图2-22所示为稳压二极管作调整元器件构成的稳压电路。电路中调整元器件采用硅稳压二极管，供电电压经电阻R限流后，在负载上并联稳压二极管。这里输出的稳定电压由稳压管的稳压值决定。下面分两种情况对稳压二极管构成的稳压电路工作过程进行分析。

图2-21　稳压电路的两种形式

图2-22　稳压二极管构成的稳压电源

1.负载电流不变、输入电压变高时的稳压过程

当输入电压升高时，输出电压也略增大，稳压管的工作电流(IZ)将增大，使流过限流电阻R的电流也增大，同时电阻R上电压降也增大，而输出电压Uo=Ui-UR，由于UR增加，Uo必减小，从而保持输出电压Uo基本不变。

2.输入电压不变、负载电流变化时的稳压过程

当负载电流增大时，在R上的压降增大，引起输出电压Uo减小，由于稳压管的工作电流IZ也减小，所以最后通过R的电流基本不变。

稳压二极管构成的稳压电路的优点是电路简单、稳压效果好，但是输出电压值不能调整，且输出电流小。

简单串联稳压电源

1.电路组成

电路如图2-23所示，由晶体管VT、电阻R、稳压二极管VZ组成稳压电源。Ui为输入电压，Uo为输出电压。电阻为稳压二极管提供基础电流，稳压二极管提供基准电压VZ，晶体管Q为调整元器件。从电路中可以得出

Uo＝Ui-Uce

Uo＝VZ-Ube

图2-23　简单串联稳压电源

2.工作(稳压)原理

若输入电压Ui升高，可能会引起输出电压升高，稳压电源电路将通过自动调整使输出电压降低，保证稳定输出电压。原理简述如下：当Uo升高时，根据Uo＝VZ-Ube，UZ不变，因此Ube下降；又根据晶体管的特性，Ube降低使晶体管基极电流Ib减小，晶体管导通程度降低，Ic减小，使Uce升高；根据Uo＝Ui-Uce可知，Uo也将降低，从而使输出电压稳定。其稳压控制过程可简述为

Ui↑→Uo↑→Ube↓→Ib→Ic↓→Uce↑→Uo↓

相反，当输入电压降低时，输出电压可能降低，其稳压控制过程与上述相反。

当负载变重时，会引起输出电压降低；当负载减轻时又会使输出电压有所升高。同样，稳压电源都会通过自动调整使输出电压得到稳定。

从稳压过程可看出，稳压电源由取样环节、基准电压源、比较环节及调整环节等部分组成。输出电压Uo被用作样品(取样)，与基准电压比较，产生的误差就是Ube，晶体管VT可根据误差电压调整导通程度(改变输出电流)，使输出电压稳定。

具有放大环节的稳压电源

1.电路组成

参看图2-24所示。从电路功能上看，该稳压电源由取样环节、基准电压源、比较放大环节及调整环节组成。

图2-24　具有稳压环节的直流稳压电源

(1)取样环节

取样环节由电阻R3、VR及电阻R4组成。取样环节对输出电压分压，在VR的中间端获得样品电压，加到晶体管VT2的基极。该电压与输出电压成比例，即

(2)基准电压源

电阻R2为稳压二极管VZ提供基准电流，稳压二极管为电路提供基准电压Vz。

(3)比较放大环节

样品电压Ub经晶体管VT2的b-e结与基准电压Vz相比较，产生误差电压Ube。误差电压被晶体管VT2放大，其导通程度受Ube控制，流过VT2的集电极电流发生改变(Uce改变)。

(4)调整环节

调整电路由晶体管VT1组成。通过控制VT1的基极电流，进而改变VT1的集电极电流，调整Uce使输出电压得到控制。

【提示】

2.稳压控制过程

假设负载变大，引起输出电压降低。当输出电压Uo降低时，样品电压Ub与Uo成比例降低，经VT2的b-e结电压Ube与基准电压VZ相比较，因Ub＝VZ+Ube，产生的误差电压Ube必将减小。减小的Ube使误差放大晶体管VT2的基极电流Ib减小，引起VT2集电极电流Ic变小(Uce增大)。输入电压Ui流经R1进入晶体管VT1的基极电流被VT2集电极电流分流减少，VT2基极电压升高，使VT2集电极电流增大，Uce减小。根据Uo＝Ui-Uce，输出电压Uo将升高，结果输出电压被调整升高，弥补负载变重引起的下降，从而使输出电压得以稳定不变。

这一过程可简述如下：

相反，负载变轻引起输出电压升高时的稳压控制过程正与上述过程相反。

三端集成稳压电源

随着电子技术的发展，稳压电路也实现了集成化，最常见的有三端集成稳压器件，可分为固定式稳压器件和可调式稳压器件。

三端固定式集成稳压器特点是输出电压不可调节，其型号主要有：

1)LM78XX系列，为正电压输入、正电压输出，常见的有LM7805、LM7809、LM7812等。

2)LM79XX系列，为负电压输入、负电压输出，常见的有LM7905、LM7909、LM7912等。

3)LM78XX系列与LM79XX系列输入输出电压幅值相同，但极性不同，管脚排列也不同。

4)与LM系列相似的还有CW78XX系列、KA78XX系列等，它们可直接替换使用。

三端固定式集成稳压器型号的后两位数XX表示输出稳压值，最大输出电流为1.5A。如LM7805为输出+5V电压，LM7812为输出+12V电压。图2-25所示为KA7805三端稳压集成器应用电路原理图及实物图。

图2-25　KA 7805三端稳压集成电路应用图及实物图

【提示】

三端集成稳压器输入端电压大于输出电压时，才能输出规定电压。

常见的三端可调式集成稳压器件有LM317。LM317实物图及其应用电路如图2-26所示，输出电压由R/VR的比值决定，调节VR就可改变输出电压。一般情况下，要在LM317输入与输出端接入电容器，以稳定输出电压。

图2-26　LM317实物图及其应用电路

三端精密稳压控制器

常应用于电路中的TL431就是三端精密稳压控制器，是一种可控精密电压比较稳压器件，相当于一个稳压值在2.5～36V间可变的稳压二极管，其外形、符号及内部结构如图2-27所示。其中，A为阳极，K为阴极，R为门极。

TL431稳压器的工作原理：加到R两端的电压URA在TL431内部通过比较运算放大器与基准电压(Vref)进行比较，当其高于基准电压时，运算放大器输出高电压使内部晶体管导通加强(即IKA增大)，反之，IKA减小。

TL431主要用在稳压控制电路中。

图2-27　TL431的外形、符号、内部结构

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• 实验室设计配电工程系统的时候，都必须要按照实验室里面各个设备以及... 　这主要是因为实验室里面的那些使用设备都对电路有很复杂的要求，并不是像安装一般房子里面的线路，只要这些线路可以满足最大使用功率以及...

实验室设计配电工程系统的时候，都必须要按照实验室里面各个设备以及仪器的具体要求才能动手，而且还必须要经过专业实验室建设人员对实验室里面的多方面的因素进行综合才可以搞定，所以建设一个实验室是非常繁琐的事情，和建设普通的工作场所是有很大不同的。

这主要是因为实验室里面的那些使用设备都对电路有很复杂的要求，并不是像安装一般房子里面的线路，只要这些线路可以满足最大使用功率以及最大电压就行了，这是远远不够的，像实验室里面就需要安装一些断电保护措施以及静电接地线路，这些东西设计起来都比较麻烦。

而且曾经有人做过实验室建设电路方面的调查，发现很多的人都在实验室建设初期的时候没有全面考虑到实验室里面得各种特殊的用电要求，导致实验室里面的电路设计和供电量都是弄得一般的办公大楼差不多的，这就导致实验室里面如果一开启大型的实验设备就会出现跳电或者是断电的情况，给实验室的正常工作造成了很大的不方便。

如果大家可以在最开始建设实验室的时候就考虑这些问题就能很好的避免这种情况的发生了，也不会导致实验室的正常工作没办法运行，因为一旦实验室突然全部断电，就会导致本来都快结束、快成功的实验直接回到公元前，一切努力都前功尽弃，大家又得重新开始了，所以实验室建设电路的时间一定要综合多方面的因素才行。

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