实验三：积分电路与微分电路在不同频率同波幅的输入信号下的输出波形.doc

实验三：积分电路与微分电路在不同频率同波幅的输入方波信号下的输出波形一、 微分电路（输出信号与输入信号的微分成正比的电路）（1） 微分电路的电路连接参数：选用了c=22uF的电容，以及R=120的电阻，串成一个高通电路，并研究在不同频率同波幅输入方波信号下的输出波形。（2） 输出电压波形 A B C注：其中在A为50Hz下观察的波形（微分）， B是在5kHz下观察出来的方波波形，而C则是在4MHz下观察出来的类似于积分波形的波形（高频段）。（3） 波形分析这是个典型的微分电路，在低频段会出现典型的微分波形，如图A。通过实验我看出只有在电压跳变的时候才会有输出，而当电压不变的时候则无输出，当输入电压反向跳变时，电容开始放电，电阻中产生电流，随着时间推移电容中的电荷的减少，电阻中的电流也就减少从而电压也就减少了。由于放电速度又快变慢从而出现曲线先陡峭后光滑的现象，同时图中h不为零我认为是电容没有放电完电压就反向跳变了的原因，这也和我在实验中降低输入频率h趋近于零这个现象相符合。而出现图B方波的原因我认为是当输入信号频率达到5kHz时此时电容可以看做短路了，从而输出波形和输入波形相同，这是高通电路的特点。而图C出现类积分波形的波，我猜想是在示波器中的交流档内同时也存在着积分电路，在低频段时候电路中的电容只是充当隔直的作用，而到了高频段的时候，他就变成了积分电路从而出现了积分波形。当频率继续增大时图C不停压缩便出现了类似于正弦波or三角波的波形如下图所示二、 积分电路（输出信号与输入信号的积分成正比的电路）（1） 积分电路的电路连接参数：同微分电路，连法如上图所示，研究在不同频率同波幅的输入方波信号下的输出波形。（2） 输出波形 A B C D E F注：图A为1Hz下的波形，图B为50Hz下积分波形，图C为500Hz下输出的三角波，图D为20kHz时的波形，图E为100kHz下的波形，图F为8MHz下的波形。（3） 波形分析图A是在频率为1Hz下的波形，因为这是低通电路，所以在频率很低的情况下电容相当于断路，所以输出波形和输入波形相同，低通电路的特点。图B典型积分波形，来看下图。由于电容两端电压是不会像电阻两端电压那样能产生跳变，所以积分电路的原理其实就是电容充放电的原理，充放电的阶段如图所示。图C所示的三角波就是把上图抛物波进行压缩而得来的。另外经过实验研究在两个电路低频段的时候都会出现微分波形的原因是，示波器交流档中的隔直电路充当了微分电路如下图所示所以在低频段积分电路也会出现微分波形。图D和图E还没明白是如何产生的，有待进一步研究。