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一阶RC电路的方波响应实验原理

2024/5/10 21:05:01发布6次查看
1.电路的零状态响应和零输入响应
含有动态元件 (或)的电路称为动态电路,当动态电路从一种稳定状态转换到另一种稳定状态时,电路储存的能量会发生变化,若电路没有冲激电流(或冲激电压),能量的变化就不能在一瞬间完成,能量的积累或衰减需要一定的时间或过渡过程来进行,这个过渡过程也称暂态过程,简称暂态。
电路如图3-1(a) 所示。设电容初始电压为零(即零状态的电路),当时,开关s合到1处,电源开始对电容充电,电容电压沿指数规律上升,且,波形见图3-1(b) 所示的曲线1。此响应也称为零状态响应。
若上述电路已经进入稳态,,设在时,将开关s合向2处,此时,电路脱离电源 (即电路的输入为零),因此,电容会通过电阻放电,电容电压沿指数规律下降,且,波形见图3-1(b) 所示的曲线2。此响应也称为零输入响应。电容充、放电的快慢均由电路的时间常数决定。
电路根据对电路参数和输出信号的选取不同,可实现对输入信号的简单微分或者积分,实现将输入的方波变换成正负尖顶脉冲或三角波。
2.微分电路
电路如图3-2(a) 所示。输入信号为正负方波,输出信号取自电阻的两端,即,如果电路的参数满足:电路的时间常数,其中为方波的周期,则此电路中 , ,可以推得输出信号
即输出电压近似与对输入电压的微分成比例,故称电路为微分电路,输出端的波形如图3-2(b) 所示。微分电路将输入的方波转换成了正负尖顶脉冲,此尖顶脉冲波形常作为触发信号使用。
3.积分电路
电路如图3-3(a) 所示。输入信号为正负方波,输出信号取自电容的两端,即,如果电路的参数满足:电路的时间常数,其中为方波的周期,则此电路中 , ,此时,电路的电流,可以推得输出信号
即输出电压近似与对输入电压的积分成比例,故称电路为积分电路,输出端的波形如图3-3(b) 所示。积分电路将输入的方波转换成了三角波。
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