一阶RC电路的方波响应实验原理

1.电路的零状态响应和零输入响应

含有动态元件 (或)的电路称为动态电路，当动态电路从一种稳定状态转换到另一种稳定状态时，电路储存的能量会发生变化，若电路没有冲激电流(或冲激电压)，能量的变化就不能在一瞬间完成，能量的积累或衰减需要一定的时间或过渡过程来进行，这个过渡过程也称暂态过程，简称暂态。

电路如图3-1(a) 所示。设电容初始电压为零(即零状态的电路)，当时，开关S合到1处，电源开始对电容充电，电容电压沿指数规律上升，且，波形见图3-1(b) 所示的曲线1。此响应也称为零状态响应。

若上述电路已经进入稳态，，设在时，将开关S合向2处，此时，电路脱离电源 (即电路的输入为零)，因此，电容会通过电阻放电，电容电压沿指数规律下降，且，波形见图3-1(b) 所示的曲线2。此响应也称为零输入响应。电容充、放电的快慢均由电路的时间常数决定。

电路根据对电路参数和输出信号的选取不同，可实现对输入信号的简单微分或者积分，实现将输入的方波变换成正负尖顶脉冲或三角波。

2.微分电路

电路如图3-2(a) 所示。输入信号为正负方波，输出信号取自电阻的两端，即，如果电路的参数满足：电路的时间常数，其中为方波的周期，则此电路中 ， ，可以推得输出信号

即输出电压近似与对输入电压的微分成比例，故称电路为微分电路，输出端的波形如图3-2(b) 所示。微分电路将输入的方波转换成了正负尖顶脉冲，此尖顶脉冲波形常作为触发信号使用。

3.积分电路

电路如图3-3(a) 所示。输入信号为正负方波，输出信号取自电容的两端，即，如果电路的参数满足：电路的时间常数，其中为方波的周期，则此电路中 ， ，此时，电路的电流，可以推得输出信号

即输出电压近似与对输入电压的积分成比例，故称电路为积分电路，输出端的波形如图3-3(b) 所示。积分电路将输入的方波转换成了三角波。