1、实验 1.3 RC 电路的暂态过程1实验目的（1）学习一阶 RC 电路的零输入响应、零状态响应和全响应。（2）学习 EDA 软件 Multisim13 的使用。2实验预习要求（1）计算图 1.3.1 1.3.3 中，电容电压在 t = 时的 uC ()及电路时间常数 的理论值。（2）掌握微分电路和积分电路的条件。（3）预习附录 E 中 Multisim13 软件的使用。3. 实验设备及装置型号装有仿真软件 Multisim10.0 以上的计算机。序号 名称 元件库路径与名称 参数设置1 直流电压源 Sources/POWER_SOURCES/DC_POWER 10V 4V2脉冲电压源（幅度 4
2、V，频率 400Hz）Sources/SIGNAL_VOLTAGE_SOURCES/PULSE_VOLTAGEIniatial Value -2VPulsed Value 2VPeriod 1.35msPulse Width 0.625ms3 电源地 Sources/POWER_SOURCES/GROUND4 电解电容 33F Basic/CAP_ELECTROLICT/33uF-POL 无需设定5 电阻 Basic/BASIC_VIRTUAL/RESISTOR_VIRTUAL 按需设定6 单刀单掷开关 Basic/SWITCH/SPST7 单刀双掷开关 Basic/SWITCH/SPDT8
3、电容 Basic/BASIC_VIRTUAL/CAPCITOR_VIRTUAL 按需设定4. 实验内容及要求（1）测绘 RC 电路的响应曲线 零输入响应按图 1.3.1 接线。其中 R = 10k，C = 33F，U S = 10V。在仿真开始前，使单刀单掷开关 S 闭合（想一想为什么？） ，然后开始仿真计时。计时时间请观察 Multisim 程序界面下部的程序运行状态指示。电压测量用测量仪器工具栏中的黄色探针，该探针在仿真运行按钮处于运行时有效。将测量结果记入表 1.3.1 中。+ +SuCUS图 1.3.1C3300FR+ 闭合开关 S，使电容器 C 上电压的初始值为 10V。 打开开关
4、S，电容 C 开始放电过程。 将电阻换为 R = 5.6k，C 不变，测量 uC ( ) 对应的时间，记入表 1.3.2 中。注：只要求测量 uC ( ) 一个点，不需要测量完整的曲线。表 1.3.1uC (V) 9 8 7 6 5uC ( ) =3.68 3 2 1t (s) 0.034463 0.0734460.1175140.168362 0.228814 0.329839 0.397363 0.531073 0.760829表 1.3.2电路参数 R = 10k，C = 33F R = 5.6k，C = 33F理论值 0.33 理论值 0.1848时间常数 (s) 实测值 0.3298
5、39 实测值 0.184516（2）测绘 RC 电路的零状态响应曲线 按图 1.3.2 接线，其中 R = 10k，C = 33F，U S = 10V。 闭合开关 S，将电容器放电，使电容器两端初始电压为零。 断开 S，使电容器充电，按表 1.3.3 要求进行计时，并记入表 1.3.3 中。表 1.3.3uC (V)1 2 3 4 5uC ( ) =6.327 8 9t (s) 0.034652 0.0734460.1175140.168738 0.228814 0.329839 0.397363 0.532957 0.760829 (s) 理论值 0.33 实测值 0.329839（3）测绘
6、 RC 电路的全响应曲线按图 1.3.3 接线，图中 US1 = 4V，U S2 = 10V，R = 10k，电容器改为 C = 2200F，U S1、 US2 由直流稳压电源的两路输出分别提供。先将开关 S 置于“1” ，使电容器充电至 US2 值，然后再将 S 置于 “2”，按表 1.3.4 的要求进行计时，并记入表 1.3.4 中。表 1.3.4uC (V)9 8 7uC ( ) =6.215 4.4 理论值 实测值t (s) 0.060264 0.133710 0.229755 0.329839 0.593220 0.894539 0.33 0.329839（4）观察在矩形脉冲激励下，
7、RC 电路的时间常数对输出波形的影响。利用 Multisim 软件提供的元件和测量仪器，按照表 1.3.5 的要求，连接电路，选择参数，加入输入信号，进行仿真运行。观察 RC 电路的输入和输出波形，并记入表 1.3.5 中。a) 按图 1.3.4 连接 RC 串联电路，从电阻两端取输出电压。b) 加入矩形脉冲作为输入信号 ui，其频率 f = 400Hz、幅度为 4V。按表 1.3.5 的要求，当选取不同的电路参数时，用示波器观察、描绘 ui 和 uo 的波形，并记入表 1.3.5 中。c) 按图 1.3.5 连接 RC 串联电路，从电容两端取输出电压，重复实验步骤 b)。+ + SuCUS图
8、 1.3.2C3300FR+SuCUS1图 1.3.3C3300FR+2 1+US2表 1.3.5项目参 数 电路及波形参 数 电路及波形电路图从电阻两端取输出电压从电容两端取输出电压输入矩形脉冲f = 400HzUom = 4V矩形脉冲f = 400HzUom = 4VR = 510C = 0.22FR = 1kC = 0.22FR = 1kC = 0.47FR = 2kC = 0.33F输出R = 1kC = 33FR = 10kC = 0.33F5. 实验总结要求（1）根据表 1.3.1、1.3.3、1.3.4 数据用坐标纸画出 RC 电路响应的三条曲线，并分析时间常数 的实测值和理论值
9、有差别的原因。（2）分析 RC 电路在矩形脉冲激励下，电路结构和电路参数对输出波形的影响，并由实验结果总结积分电路、微分电路的条件。图 1.3.4ui uoRC+ +图 1.3.5ui uoRC+ +元件性能与参数误差：设计时的理论值是以理想元器件为基础的，而实际器件不可能做到理想性能与参数。 测量仪器产生的误差：测量仪器在采样与处理到显示的过程中都会产生误差，特别是对数据的采样，多高频率的数据据采样率都避免不了误差。（2）RC 越大，Uc 越接近输入波形，Ur 越趋于平缓。积分电路： = RC 2 T ( T 为方波脉冲的重复周期)微分电路： = RC 2 T ( T 为方波脉冲的重复周期)
