實驗1   階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)實驗

一、實驗?zāi)康?/P>

1.觀察和測量RLC串聯(lián)電路的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)的波形和有關(guān)參數(shù)，并研究其電路元件參數(shù)變化對響應(yīng)狀態(tài)的影響；

2.掌握有關(guān)信號時域的測量方法。

二、實驗原理說明

實驗如圖1-1所示為RLC串聯(lián)電路的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)的電路連接圖，圖1-1（a）為階躍響應(yīng)電路連接示意圖；圖1-1（b）為沖激響應(yīng)電路連接示意圖。

（1） 當(dāng)電阻R＞2  EQ \R(, EQ \F(L,C) ) 時，稱過阻尼狀態(tài)；

（2） 當(dāng)電阻R = 2  EQ \R(, EQ \F(L,C) ) 時，稱臨界狀態(tài)；

（3） 當(dāng)電阻R＜2  EQ \R(, EQ \F(L,C) ) 時，稱欠阻尼狀態(tài)。

現(xiàn)將階躍響應(yīng)的動態(tài)指標(biāo)定義如下：

上升時間 ：y(t)從0到第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值y（∞）所需的時間。

峰值時間 ：y(t)從0上升到 所需的時間。

調(diào)節(jié)時間 ：y(t)的振蕩包絡(luò)線進(jìn)入到穩(wěn)態(tài)值的 %誤差范圍所需的時間。

最大超調(diào)量δ：

 圖1-1 (c)   沖激響應(yīng)動態(tài)指標(biāo)示意圖

沖激信號是階躍信號的導(dǎo)數(shù)，所以對線性時不變電路沖激響應(yīng)也是階躍響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)。為了便于用示波器觀察響應(yīng)波形，實驗用中用周期方波代替階躍信號。而用周期方波通過微分電路后得到的尖頂脈沖代替沖激信號。三、實驗內(nèi)容

1.階躍響應(yīng)波形觀察與參數(shù)測量

設(shè)激勵信號為方波，其幅度為1.5V，頻率為500Hz。

實驗電路連接圖如圖1-1（a）所示。

 = 1 \* GB3 ① 連接P702與P914, P702與P101。(P101為毫伏表信號輸入插孔).

 = 2 \* GB3 ② J702置于“脈沖”，撥動開關(guān)K701選擇“脈沖”；

 = 3 \* GB3 ③ 按動S701按鈕,使頻率f=500Hz，調(diào)節(jié)W701幅度旋鈕，使信號幅度為1.5V。（注意：實驗中，在調(diào)整信號源的輸出信號的參數(shù)時，需連接上負(fù)載后調(diào)節(jié)）

④ 示波器CH1接于TP906，調(diào)整W902，使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)，并將實驗數(shù)據(jù)填入表格1—1中。

 = 5 \* GB3 ⑤ TP702為輸入信號波形的測量點(diǎn)，可把示波器的CH2接于TP702上，便于波形比較。

注：描繪波形要使三種狀態(tài)的X軸坐標(biāo)（掃描時間）一致。

2.沖激響應(yīng)的波形觀察

沖激信號是由階躍信號經(jīng)過微分電路而得到。

實驗電路如圖1—1（b）所示。

 = 1 \* GB3 ①P702與P912, P702與P101；（頻率與幅度不變）

 = 2 \* GB3 ②將示波器的CH1接于TP913，觀察經(jīng)微分后響應(yīng)波形（等效為沖激激勵信號）；

 = 3 \* GB3 ③連接P913與P914

 = 4 \* GB3 ④將示波器的CH2接于TP906，調(diào)整W902,使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)

 = 5 \* GB3 ⑤觀察TP906端三種狀態(tài)波形，并填于表1—2中。

表中的激勵波形為在測量點(diǎn)TP913觀測到的波形（沖激激勵信號）。

四、實驗報告要求

1.描繪同樣時間軸階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)的輸入、輸出電壓波形時，要標(biāo)明信號

幅度A、周期T、方波脈寬T1以及微分電路的τ值。

2.分析實驗結(jié)果，說明電路參數(shù)變化對狀態(tài)的影響。

五、實驗設(shè)備

1.雙蹤示波器              1臺

2.信號系統(tǒng)實驗箱          1臺

實驗2   連續(xù)時間系統(tǒng)的模擬 一、實驗?zāi)康?

1.了解基本運(yùn)算器——加法器、標(biāo)量乘法器和積分器的電路結(jié)構(gòu)和運(yùn)算功能；

2.掌握用基本運(yùn)算單元模擬連續(xù)時間系統(tǒng)的方法。

二、實驗原理說明

1.線性系統(tǒng)的模擬

系統(tǒng)的模擬就是用由基本運(yùn)算單元組成的模擬裝置來模擬實際的系統(tǒng)。這些實際系統(tǒng)可以是電的或非電的物理量系統(tǒng)，也可以是社會、經(jīng)濟(jì)和軍事等非物理量系統(tǒng)。模擬裝置可以與實際系統(tǒng)的內(nèi)容完全不同，但是兩者的微分方程完全相同，輸入、輸出關(guān)系即傳輸函數(shù)也完全相同。模擬裝置的激勵和響應(yīng)是電物理量，而實際系統(tǒng)的激勵和響應(yīng)不一定是電物理量，但它們之間的關(guān)系是一一對應(yīng)的。所以，可以通過對模擬裝置的研究來分析實際系統(tǒng)，最終達(dá)到一定條件下確定最佳參數(shù)的目的。

2. 三種基本運(yùn)算電路

a.比例放大器，如圖2-1。

圖2-1   比例放大器電路連接示意圖

b. 加法器，如圖2-2。uo=- EQ \F(R2,R1) （u1+u2）=-（u1+u2）    （R1=R2）4.一階RC電路的模擬

如圖2-4（a）為已知的一階RC電路。圖2-4（d）是它的一階模擬電路。

 = 1 \* GB3 ①同學(xué)們自己動手連接如圖2-4（d）所示實驗電路。

 = 2 \* GB3 ②信號發(fā)生器產(chǎn)生幅度為1V，頻率f=1KHz的方波送入一階模擬電路輸入端，用示波器觀測輸出電壓波形，驗證其模擬情況。 
1.準(zhǔn)確繪制各基本運(yùn)算器輸入輸出波形，標(biāo)出峰-峰電壓及周期；

2.繪制一階模擬電路階躍響應(yīng)，標(biāo)出峰-峰電壓及周期。