RC电路时间常数测量方法的研究
关键词：RC串联电路；时间常数；快速测量；仿真测试
Study of Methods for Measuring the Time Constant of RC Circuit
Abstract: RC circuit is one of the basic dynamic circuits, the mastering of the transient process must firstly know the speed of attenuation-the circuit time constant τ. But in the circuit, because of the restricted resistance and capacitance parameters, time constant τ is often very small and difficult to achieve accurate measurement. In the paper, the measurement of RC circuit improved. Then, the rapid measuring method of time constant is derived by taking the features of the timeline symmetry of capacitance voltage waveform. Finally, the using of the simulation software proved the common method in the text. In the conclusion, the voltage waveform symmetry is the best experiment program and should be popularized in the teaching and engineering.
Key Words: RC series circuit; Time constant; Fast measurement; Simulation test
目录
摘要 1
引言 1
1.实验原理 2
1.1教材中常用到的充电0.632法 2
1.2尽量使充放电过程完整以完善充电0.632法 3
1.3对教材中的τ值计算公式进行修正 4
1.4根据波形对称的性质快速测量τ值 5
1.5Multisim10仿真测试 7
2.实验内容 8
2.1实验仪器 8
2.2教材中常用到的充电0.632法 9
2.3尽量使充放电过程完整以完善充电0.632法 10
2.4对教材中的τ值计算公式进行修正 11
2.5根据波形对称的性质快速测量τ值 11
2.6Multisim10仿真测试 12
3.数据分析 13
3.1教材中常用到的充电0.632法 13
3.2尽量使充放电过程完整以完善充电0.632法 13
3.3对教材中的τ值计算公式进行修正 13
3.4根据波形对称的性质快速测量τ值 13
3.5Multisim10仿真测试 13
4.结束语 14
参考文献 15
致谢 16,3725
引言
RC电路是最基本的一阶动态电路，它在模拟电路中具有非常广泛的应用。由于各个电路要实现的功能多样，所以R和C的参数设计各有不同，但基本的工作原理都是利用RC电路的暂态过程[1]。其中，τ值的物理意义就是振荡电路的振幅衰减到起始振幅的1/e所需用的时间。时间常数τ的大小可以说是反映阻容电路暂态特性的一个重要参数[2]。由于受电阻和电容元件参数的限制，τ值通常
很小，测量过程难于实现。即使是通过改变R值和C值来增大τ值，也收效甚微[3]。在大学物理实验中最常用到的是充电0.632值法和放电0.368值法，但都因为充放电完成的速度太快而在示波器的时间轴上展开的尺度太小导致τ的读数测量困难，结果造成误差过大[4]。我们通过对比教材中的常用方法与在此基础上进行的实验改进和数学分析，找出最合适的实验操作，此外还进行了仿真测试，对教材中的理论方法进行验证，此种做法也有利于将电路的硬件实验方式向多元化方式转移,利于培养知识综合、知识应用、知识迁移的能力,使电路分析更加灵活和直观[5]。