微分电路积分电路分析

微分电路积分电路分析姓名：王雨辰班级：072143学号：20141000502一、实验目的1、测定RC一阶电路的积分、微分电路2、掌握有关微分电路和积分电路的概念二、实验器材示波器、信号发生器、电阻箱三、实验原理1、微分电路图1RC微分电路图2微分电路的Ui与U0波形在图1所示电路中，激励源U1为一矩形脉冲信号，响应是从电阻两端取出的电压，即U0=Ut，电路时间常数小于脉冲信号的脉宽，通常取τ=t0/10。因为t0时，Uc（0_）=0v，而在t=0时，U1突变到Us，且在0tt1期间有：U1=Us，相当于在RC串联电路上接了一个恒压源。由于U(c0+)=0v，则由图1电路可知U1=Uc+U0。所以U(0+)=Us，即：输出电压产生了突变，从0V突跳到Us。因为τ=t0/10，所以电容充电极快。当t=3τ时，有Uc(3τ)=Us，则U0(3τ)=0v。故在0tt1期间内，电阻两端就输出一个正的尖脉冲信号，如图2所示。在t=t1时刻，U1又突变到0V，且在t1tt2期间有：U1=0V，相当于将RC串联电路短接。由于t=t1时，Uc（t1）=U0，故U0（t1）=Uc（t1）。因为τ=t0/10，所以电容放电过程极快。当t=3τ时，有Uc(3τ)=0v，使U0(τ)=0v。故在0tt1期间内，电阻两端就输出一个正的尖脉冲信号，如图2所示。由于U1为一周期性的矩形脉冲波信号，则U0也就为同一周期正负尖脉冲波信号，如图4-18所示。尖脉冲信号的用途十分广泛，在数字电路中常用作触发器的触发信号；在变流技术中常用作可控硅的触发信号。这种输出的尖脉冲波反映了输入矩形脉冲微分的结果，故称这种电路为微分电路。微分电路应满足三个条件：①激励必须为一周期性的矩形脉冲；②响应必须是从电阻两端取出的电压；③电路时间常数远小于脉冲宽度，即τ《t1。2、积分电路图三积分电路图四积分电路的Ui与U0波形在图4-19所示电路中，激励源U1为一矩形脉冲信号，响应是从电容两端取出的电压，即U0=Uc，且电路时间常数大于脉冲信号的脉宽，通常取τ=10t0。因为t=0_时，Uc（0_）=0v，在t=0时刻突然U1从0V上升到Us时，仍有Uc(0+)=0v，故Ur(0+)=Us。在0tt1期间内，U0=Us。由于τ=10t0，所以电容充电极慢。当t=t1时，U0（t1）=1/3Us。电容尚未充电至稳态时，输入信号已经发生了突变，从Us突然下降至0V。则在t1tt2期间内，U1=0v。由于Uc(t1)=Us/3，所以电容从Us/3处开始放电。因为R较大C较小，放电进行得极慢，当电容电压还未衰减到0v时，U1又发生了突变并周而复始地进行。这样，在输出端就得到一个锯齿波信号，如图3所示。锯齿波信号在示波器、显示器等电子设备中作扫描电压。由图3波形可知：若τ越大，充、放进行得越缓慢，锯齿波信号的线性就越好。从图3波形还可看出，U0是对U1积分的结果，故称这种电路为积分电路。RC积分电路应满足三个条件：①U1为一周期性的矩形波；②输出电压是从电容两端取出；③电路时间常数远大于脉冲宽度，即τt0。四、实验数据1微分电路随电阻减小，曲线越尖锐2、积分电路随电容增大，曲线越平缓五、结果分析与问题讨论