1、計算機輔助研究RC電路放電電壓變化規律    論文關鍵字：RC電路充放電聲卡coolEdiMATLAB論文摘要：在RC電路中，當電容兩端有電壓時，關閉開關，通過計算機觀察電流通過電阻，在RC電路中電壓隨時間的變化規律與理論情況比較。實驗以RC電路為基礎，通過聲卡使計算機與實驗結合，用Cool Edit軟件進行錄音，最后通過數學軟件MATLAB對圖形進行分析，將理論計算值與實際測量值進行比較，結果證實了RC放電的電壓隨時間的變化趨勢。1引言本論文主要證明在RC電路放電時電壓隨時間的變化關系實驗.在RC電路中，當電容兩端有電壓時，關閉開關，電流通過電阻，此時

2、電路中電壓隨時間的變化成何種規律。作者在一本教科書中發現前人已經得出結論，電壓與時間的關系式是.作者通過實驗測量出5個時間點的電壓值與在相同時間點的理論值相比較，看兩者是否接近或相等。2 設計原理及方法：2.1 RC電路放電原理：電路的過渡過程是指從一種穩定狀態轉到另一種穩定狀態所經歷的變化過程，其變化十分短暫而且是單次變化過程。對時間常數較大的電路，可用慢掃描長余輝示波器觀察光點移動的軌跡。對時間常數較小的電路，必須使這種單次變化的過程重復出現。為此，我們利用NE555方波發生電路輸出的方波來模擬階躍激勵信號，即令方波輸出的上升沿作為零狀態響應的正階躍激勵信號；方波下降沿作為零輸入響應的負階

3、躍激勵信號，選擇方波的重復周期遠大于電路的時間常數，就可以觀測電路的過渡過程.在階躍信號下，RC-階電路的零輸入響應和零狀態響應分別按指數規律衰減和增長，其變化的快慢決定于電路的時間常數.2.2 時間常數的測定方法：  根據-階微分方程的求解得知                            

4、0;  （1）           方程為電容放電過程方程，其中U是放電前電容兩端的電壓.當t=時，U00.368U.此時所對應的時間就等于。其零輸入響應的波形如圖1測試電路如圖2所示.  由零狀態響應波形增長到0.632U所對應的時間就等于。其測試電路及波形如圖2和圖3所示.  微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的應用電路，它對電路時間常數和輸入信號的周期T有著特定的要求.串聯電路，如果滿足RC<<T/（為方波脈沖中的重復周期），且由端作為響應輸

5、出，這就成了一個微分電路.              （2）         由式（2）可知：電路的輸出信號電壓與輸入信號電壓的微分成正比，電路如圖4. 將圖4中的與位置調換一下，即由端作為響應輸出，且當電路參數的選擇滿足RC>>T/條件時，則稱為積分電路.          

6、       （3）            由式(3)可知：電路的輸出電壓與輸入電壓的積分成正比，電路如圖4.2.3 實驗儀器與軟件介紹聲卡是多媒體技術中最基本的組成部分，是實現聲波數字信號相互轉換的一種硬件.在一塊聲卡上有晶振，AD/DA轉換芯片和數字處理芯片及其他輔助電路.因此，它可以作為數據采集卡使用，不過被采集號的頻率被限制在音頻范圍之內.設定了采集頻率，采樣位數，緩沖區大小之后，再利用聲卡的DMA方式進行數據采集工作

7、。利用LabWindows/CVI環境下，借助硬件驅動程序對聲卡的采集頻率，采樣位數，緩沖區大小等分別進行控制，根據用戶的需要調整波形顯示，進行波形分析，從而構成功能強大的虛擬存儲示波器.Cool Edit軟件與外電路是通過聲卡的連接,當外電路的開關關閉再打開,在Cool Edit軟件的界面會顯示出電壓與時間的關系圖形.將圖形剪切下來,與.mav的文件形式儲存起來.MATLAB是數學軟件,主要用于對圖象的研究,精確度較高.2.4 實驗設計方法 （1）設置聲卡 打開聲音高級控制.                                       圖5 選擇錄音屬性，打開錄音音量控制面板，將輸入方式選成Line。 關閉不必要的聲音特效，以免左右聲道互相干擾。 如果無信號時背景噪聲較大，可以嘗試將一些選項靜音，特別是CD音頻。 調整輸入和輸出的平衡，可借助示波器部分和信號發生器部分實現。