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第3次RC一阶电路响应的研究(操作指导)

2018年11月18日 热度:886 ℃

操作清单:

  • 准备工作(工作台通电,仪表通电)

  • 关键操作(按图接线,完成表格)

  • 收尾工作(先验收,后整理)

  • 操作详解:

    1. 按图接线

        按图3-7接线。注意这里的电源是信号发生器而不是之前用的直流电源。信号线的圆头一端已经接在信号发生器上,请将信号线的红黑夹按下图夹到实验箱上。注意观察有3组测试孔,每两个孔之间的连线表示导通注意严禁将信号线正负极接在同一组连线的接线柱上这是此次实验的唯一强调事项

    然后再连接电阻和电容,按图3-7 RC充放电电路。

    最后将示波器的通道1和通道2连接上。其中通道1观测信号源波型,通道2观测电容电压波型。注意信号源与示波器共地(即:所有信号线的黑色夹子要等电位)

    2. 调节信号源的参数

        源号源通电以后,显示屏右边有“类型”两字,按其右侧的按钮(称为屏幕按钮),显示屏下边出现可供选择的波型。

        在显示屏下侧,按“方波”对应的扭按。

        在屏幕右侧按“参数”按扭,则在屏幕下方出现可供调节的参数。注意反复点按某个参数,可以改变参数的单位

        点选参数以后,可以通过旋扭调整参数的值。请将频率调整为1KHz,幅度调整为5 Vpp

        最后一定别忘了,要按亮信号输出端上方的CHA按钮,信号才能从信号线输出。

    3. 观察示波器的波型。

        首先示波器的电源有两个串联的开关,一个在示波器左下角,另一个在示波器所嵌位置下方的面板上。

        示波器开机以后,按右上角的Autoset键,可以快速查看波型。如果没有看到波型,回头查看上一步操作,信号发生器输出端CHA按钮是否被按了。

        调节信号在垂直和水平方向的平移和缩放,以便更好地观察波型。下图的6个旋扭,横看:上一行3个小旋扭是平移,下一行3个大旋扭是缩放。缩放调节时,注意观察屏幕下边显示的屏幕小方格对应的时间或电压单位。坚看:左边两路为垂直方向的调节,即电压显示;右边一路为水平方向,即时间显示。(旋扭上方有英文)

    垂直方向大小旋扭之间的CH1和CH2按扭,点按可以显示或关闭这个通道的波型。两者之间MATH不要点按,否则会引入不必要的计算程序,使得示波器反应迟缓。通过水平和垂直方向的调节,显示出以下的波型,用手机拍照(老师验收的内容),以便以后完成实验报告。

    4. 利用示波器光标功能求出电路的时间常数

        在示波器上找到VERTICAL标识上方的Cursor按键,点按可以打开关闭光标功能。X表示用坚线测量横向的时间,Y表示用横线测量纵向的电压。注意观察下图,点按屏幕右侧的按键(屏幕按键),可以执行屏幕对应位置表示的操作。点Y1则对应光标线变成实线,可以用屏幕按键右上方的VARIABLE旋扭移动光标线的位置。否则为虚线,不能移动。点Y1Y2则两条光标线同时移动。屏幕Y1Y2方格内还显示两光标线之间坐标差。点XY对应键,在X和Y之间切换,即坚线与横线切换,也即测时间与测电压切换。

    下面就可以利用光标功能测量电容充放电的时间常数了。首先测量充电或放电过程的总电压差,因为从图形可以看出,充电或放电已经在矩形波半个周期内完成,可以测量出矩形波最大值与最小值之差作为电容充电或放电的电压差。如果这个电压差是10V,则时间常数在图形对应的电压差应为3.68或6.32V,总之可以这样理解:经过一个时间常数以后,充放电过程完成了一大半,或者说还有一小半未完成。如图,利用光标横线找到时间常数对应的曲线点,标记好这个点的位置,然后将光标竖线移到这个位置,就可以测量出时间常数。

    5. 积分电路

        将刚才电路的电容由0.1uF换成1uF。可以看到积分电路波形,此图形画在实验报告纸对应位置

    将通道2波形纵向放大,利用光标横线测量三角波波峰与波谷电压之差ΔV,标注在上面的图形一侧,下面的图形不画在报告纸上。

    改变时间常数(可以多串联一个300欧电阻),重复上述步骤(坐标上共画2个图形,测两个ΔV)。

    6. 微分电路

        电路要重新连接,注意共地条件。根据微分电路条件:选择的阻值要小(200欧),电容也要小(0.1uF),按图3-6连接电路。拍摄微分电路波形,报告上画此图。

    将波形横向放大,利用光标竖线测量电容放电时间,记录放电时间Δt

    改变时间常数(可以多串联一个电容),重复上述步骤(坐标上共画2个图形,测两个Δt)。

    7. 表格任务完成后,将实验台号写到实验室后面黑板上,等候老师检查验收。

    最后留两道思考题可选做:

  • 如果仅有四个电容(0.22uF,0.1uF,0.1uF,0.33uF),你能使用的最小的电容值是多少,应如何连接?

  • 验算一下,放电时间是不是约等于3-5倍的时间常数。

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