图13-2

若将图13-2(a)中的R与C位置调换一下，如图13-2(b)所示，由 C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足τ＝RC>>

T，则该RC电路称为积分电路。因为此时电路的输2出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。

从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。 三、实验设备 序号 1 2 3

四、实验内容

实验线路板的器件组件，如图13-3所示，请认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。

1. 从电路板上选R＝10KΩ，C＝6800pF组成如图13-1(b)所示的RC充放电电路。ui为脉冲信号发生器输出的Um＝3V、f＝1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源ui和响应uC的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数τ，并用方格纸按1:1 的比例描绘波形。 少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。 2. 令R＝10KΩ，C＝0.1μF，观察并描绘响应的波形，继续增大C 之值，定性地观察对响应的影响。

3. 令C＝0.01μF，R＝100Ω，组成

0.01u1000p30K10K名 称 函数信号发生器 双踪示波器 动态电路实验板 型号与规格 数量 1 1 1 备注 DG03 自备 DG07 如图13-2(a)所示的微分电路。在同样的方 波激励信号（Um＝3V，f＝1KHz）作用下， 观测并描绘激励与响应的波形。

增减R之值，定性地观察对响应的影响， 并作记录。当R增至1MΩ时，输入输出波

1K10K10mH4.7mH1000p6800p0.01u五、实验注意事项

1. 调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、 过猛。实验前，需熟读双踪示波器的使用说明 书。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮 图13-3 动态电路、选频电路实验板 的操作与调节。

2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地）， 以防外界干扰而影响测量的准确性。

3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。 六、预习思考题

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0.1u10K0.1u形有何本质上的区别？

1M100 1. 什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励源？

2. 已知RC一阶电路R＝10KΩ，C＝0.1μF，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. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？ 4. 预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。 七、实验报告

1. 根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时uC的变 化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。

2. 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。

3. 心得体会及其他。

实验五 R、L、C串联谐振电路的研究

一、实验目的

1. 学习用实验方法绘制R、L、C串联电路的幅频特性曲线。

2. 加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路Q值）的物理意义及其测定方法。 二、原理说明

1. 在图19-1所示的R、L、C串联电路中，当正弦交流信号源的频率 f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。 取电阻R上的电压uo作为响应，当输入电压ui的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下，测出UO之值，然后以f为横坐标，以UO/Ui为纵坐标（因Ui不变，故也可直接以UO为纵坐标），绘出光滑的曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，

U0如图19-2所示。 U0max LC

U0maxo iR2 ff1Ff0Ff2

图 19-1 图 19-2

uu2. 在f＝f0＝

12?LC处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时XL

＝Xc，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压Ui为定值时，电路中的电流达到

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最大值，且与输入电压ui同相位。从理论上讲，此时 Ui＝UR＝UO，UL＝Uc＝QUi，式中的Q 称为电路的品质因数。

3. 电路品质因数Q值的两种测量方法

一是根据公式Q＝

ULUC?测定，UC与UL分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的UoUofO求出Q

f2?f1电压；另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f＝f2－f1，再根据Q＝

值。式中f0为谐振频率，f2和f1是失谐时， 亦即输出电压的幅度下降到最大值的1/2 (＝0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。 在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，而与信号源无关。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 名 称 低频函数信号发生器 交流毫伏表 双踪示波器 频率计 谐振电路实验电路板 型号与规格 0～600V R=200Ω，1KΩ C=0.01μF，0.1μF， L=约30mH 数量 1 1 1 1 备注 DG03 D83 自备 DG03 DG07 四、实验内容

1、按图19-3组成监视、测量电路。先选用C1、R1。用交流毫伏表测电压， 用示波器监视信号源输出。令信号源输出电压Ui=4VP-P，并保持不变。 CN2N1 +L RuOuii

N1或N2

图 19-3 2. 找出电路的谐振频率f0，其方法是，将毫伏表接在R(200Ω)两端，令信号源的频率由小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变），当Uo的读数为最大时，读得频率计上的频率值即为电路的谐振频率f0，并测量UC与UL之值（注意及时更换毫伏表的量限）。

3. 在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1KHz，依次各取8 个测量点，逐点测出UO，UL，UC之值，记入数据表格。 f(KHz) 11

UO(V) UL(V) UC(V) Ui=4VP-P, C=0.01μF, R=510Ω, fo= , f2-f1= , Q= 4. 将电阻改为R2，重复步骤2，3的测量过程 f(KHz) UO(V) UL(V) UC(V) Ui=4VP-P, C=0.01μF, R=1KΩ, fo= , f2-f1= ,Q= 5.选C2，重复2～4。（自制表格）。 五、实验注意事项

1. 测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点。 在变换频率测试前，应调整信号输出幅度（用示波器监视输出幅度），使其维持在3V。

2. 测量Uc和UL数值前，应将毫伏表的量限改大， 而且在测量UL与UC时毫伏表的“＋”端应接C与L的公共点，其接地端应分别触及L和C的近地端N2和N1。

3. 实验中，信号源的外壳应与毫伏表的外壳绝缘（不共地）。如能用浮地式交流毫伏表测量，则效果更佳。 六、预习思考题

1. 根据实验线路板给出的元件参数值，估算电路的谐振频率。

2. 改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中R的数值是否影响谐振频率值？ 3. 如何判别电路是否发生谐振?测试谐振点的方案有哪些？

4. 电路发生串联谐振时，为什么输入电压不能太大， 如果信号源给出3V的电压，电路谐振时，用交流毫伏表测UL和UC，应该选择用多大的量限？ 5. 要提高R、L、C串联电路的品质因数，电路参数应如何改变？

6. 本实验在谐振时，对应的UL与UC是否相等？如有差异，原因何在？ 七、实验报告

1. 根据测量数据，绘出不同Q值时三条幅频特性曲线，即：

UO＝f(f)，UL＝f(f)，UC＝f(f)

2. 计算出通频带与Q值，说明不同R 值时对电路通频带与品质因数的影响。 3. 对两种不同的测Q值的方法进行比较，分析误差原因。

4. 谐振时，比较输出电压UO与输入电压Ui是否相等？试分析原因。 5. 通过本次实验，总结、归纳串联谐振电路的特性。 6. 心得体会及其他。

实验六 RC选频网络特性测试

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