文档介绍：北京科技大学信号与系统实验报告指导教师签字: ________________________ 2010 年 12月 31日第一部分实验箱实验实验一阶跃响应与冲激响应一、实验目的 1. 观察和测量 RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数,并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响; 2. 掌握有关信号时域的测量方法。二、实验设备 1. 双踪示波器 1台 2. 信号系统实验箱 1台三、实验原理实验如图 1-1 所示为 RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应的电路连接图,图 1 -1(a )为阶跃响应电路连接示意图;图 1 -1(b )为冲激响应电路连接示意图。图 1-1 (a) 阶跃响应电路连接示意图图 1-1 (b) 冲激响应电路连接示意图其响应有以下三种状态: 信号源 C2 P914 L1 W902 1 TP906 10K Ω 10mH P915 μ μ信号源 P912 W902 L1 C2 C1 R1 1K Ω 1 TP913 10K Ω 10mH 1 TP906 产生冲激信号方波信号方波信号(1) 当电阻 R>2 LC 时,称过阻尼状态; (2) 当电阻 R=2 LC 时,称临界状态; (3) 当电阻 R<2 LC 时,称欠阻尼状态。现将阶跃响应的动态指标定义如下: 上升时间 tr : y(t) 从0 到第一次达到稳态值 y(∞)所需的时间。峰值时间 tp : y(t) 从0 上升到 y max 所需的时间。调节时间 ts : y(t) 的振荡包络线进入到稳态值的 5?% 误差范围所需的时间。最大超调量δ:5% y(∞) y(∞) ytt t yty 图 1-1 (c) 冲激响应动态指标示意图冲激信号是阶跃信号的导数,所以对线性时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导数。为了便于用示波器观察响应波形,实验用中用周期方波代替阶跃信号。而用周期方波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。四、实验内容及步骤 1. 阶跃响应波形观察与参数测量设激励信号为方波,其幅度为 ,频率为 500Hz 。实验电路连接图如图 1-1 (a )所示。①连接 P702 与 P914, P702 与 P101 。( P101 为毫伏表信号输入插孔). ② J702 置于“脉冲”,拨动开关 K701 选择“脉冲”; 100% y y)( y max δp ?????????????③按动 S701 按钮, 使频率 f=500Hz ,调节 W701 幅度旋钮,使信号幅度为。(注意:实验中,在调整信号源的输出信号的参数时,需连接上负载后调节) ④示波器 CH1 接于 TP906 ,调整 W902 ,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态,并将实验数据填入表格 1—1 中。⑤ TP702 为输入信号波形的测量点,可把示波器的 CH2 接于 TP702 上,便于波形比较。表1—1 状态参数测量欠阻尼状态临界状态过阻尼状态参数测量 R<100K Ω tr=48 μs ts=540 μsδ=45% R=100K Ω tr=150 μs R>100K Ω波形观察注:描绘波形要使三种状态的 X 轴坐标(扫描时间)一致。 2. 冲激响应的波形观察冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。实验电路如图 1—1(b )所示。① P702 与 P912, P702 与 P101 ;(频率与幅度不变) ②将示波器的 CH1 接于 TP913 ,观察经微分后响应波形(等效为冲激激励信号); ③连接 P913 与 P914 ④将示波器的 CH2 接于 TP906 ,调整 W902, 使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态⑤观察 TP906 端三种状态波形,并填于表 1—2 中。表1—2 欠阻尼状态临界状态过阻尼状态激励波形响应波形表中的激励波形为在测量点 TP913 观测到的波形(冲激激励信号)。五、实验报告要求 1. 描绘同样时间轴阶跃响应与冲激响应的输入、输出电压波形时,要标明信号幅度 A 、周期T 、方波脉宽 T1 以及微分电路的τ值。 2. 分析实验结果,说明电路参数变化对状态的影响。实验二有源无源滤波器一、实验目的 1. 熟悉滤波器的构成及其特性; 2. 学会测量滤波器幅频特性的方法。二、实验设备 1. 双踪示波器 1台 2. 信号与系统实验箱 1台 3. 频率计 1台 4. 扫频仪(可选) 1台三、实验原理滤波器是一种能使有用频率信号通过而同时抑制(或大为衰减)无用频率信号的电子装置。工程上常用它作信号处理、数据传送和抑制干扰等。这里主要是讨论模拟滤波器。以往这种滤波电路主要采用无源元件 R、L和C 组成, 60 年代以来,集成运放获得了迅速发展,由它和R、C 组成的有源滤波电路,具有不用电感、体积小、重量轻等优点