u UmUmut
0t0ucUm+RUmucC0.3680tτ
uucτ
0.632t0 (a) 零输入响应 (b) RC一阶电路 (c) 零状态响应
图 2-1
4. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当满足τ＝RC<<时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图2-2(a)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。
uiCR < uiR >>T/2cCucT (a)微分电路 (b) 积分电路 图2-2 若将图2-2(a)中的R与C位置调换一下，如图2-2(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>>，则该RC电路称为积分电路。因为此时电路的输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 9 T2 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 函数信号发生 器 2 双踪示波器 3 动态电路实验 YB43020B 1 1 DGJ-03 1 名 称 型号与规格 数量 备注 板 四、预习思考题 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：回答上述问题，准备方格纸测绘波形。 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。 观察双踪时，要特别注意相应开关、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。 4. 观测记录激励和响应的波形时，不要随意调节通道垂直位移旋钮，以免改变激励和响应的波形在同一坐标轴上相对位置。 六、实验步骤 实验线路板的器件组件，如图5-3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．从电路板上按表一的R、C值选择器件， 组成如图2-1(b)所示的 RC 充放电电路，由 C两端的电压作为响应输出。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CH1、CH2通道。这时可在示波器的屏幕上 10K30K10K1001000p0.01u6800p1000p0.01u10K4.7mH10mH 10 0.1u0.1u1M1K 观察到激励与响应的变化规律。 图2-3 改变电容值，观察对响应的影响，并用坐标纸在同一坐标轴上按1:1 的 比例描绘不同R、C参数时的激励ui和响应uC的波形。 2.从电路板上按表一的R、C值选择器件，组成如图2-1(b)所示的 RC 充放电电路，把R两端的电压作为响应输出。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。增大R之值，观察对响应的影响，并用坐标纸在同一坐标轴上按1:1 的比例描绘不同R、C参数时激励ui和响应uR的波形。 步骤1-2中R、C的参数按下表所列值进行计算和实验观测。 表一 步骤 激励信号参数 方波 Um＝3V f＝1KHz 计算激励信号的半周期值T/2（ms） 电阻R（Ω） 电容 1000pF 6800pF 0.01μF 0.1μF 计算时间常数τ（ms） 1 10K 方波 100 Um＝3V 1K 2 0.01μF f＝1KHz 10K 1M 3.选R＝10KΩ，C＝6800pF组成如图2-1(b)所示的 RC 充放电电路，由 C两端的电压作为响应输出。在同样的方波激励信号（Um＝3V，f＝1KHz）作用下，在示波器上，根据原理说明3中的测定方法测算出时间常数τ。 七、实验报告要求 1. 回答预习思考题。 2．根据实验步骤1，当R＝10KΩ，C＝6800pF时的观测结果，在坐标纸上绘出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。 3. 在坐标纸上整理绘制出实验步骤1-2中不同R、C值时的响应波形。 4．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。 5. 心得体会及其它 。 11 实验三 日光灯电路的研究 一、实验目的 IRUR1．掌握日光灯线路的接线及智能功率表的使用。 U2. 学习正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 jXcUc 3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 二、原理说明 图3-1 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的 IUR电流值， 用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们 之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即 . . φUc ΣI＝0和ΣU＝0 。 U2. 图3-1所示的RC串联电路，在正弦稳态信 号U的激励下，UR与UC保持有90o的相位差，即当 图3-2 R阻值改变时，UR的相量轨迹是一个半园。 SU、UC与UR三者形成一个直角形的电压三 A角形，如图3-2所示。R值改变时，可改 LC变φ角的大小，从而达到移相的目的。 3. 日光灯线路如图3-3所示，图中 A 220V 12