主頁(yè) > 技術(shù)文章 > 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬--信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱 2021-12-06

連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬--信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
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(shí)間系統(tǒng)的方法。
二、實(shí)驗(yàn)原理說(shuō)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(lái)模擬實(shí)際的系統(tǒng)。這些實(shí)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(huì)、經(jīng)濟(jì)和軍事等非物理量系統(tǒng)。模擬裝置可以與實(shí)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(lì)和響應(yīng)是電物理量，而實(shí)際系統(tǒng)的激勵(lì)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(duì)應(yīng)的。所以，可以通過(guò)對(duì)模擬裝置的研究來(lái)分析實(shí)際系統(tǒng)，最終達(dá)到在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。
U0＝·U1

圖2-1比例放大器電路連接示意圖
b.加法器，如圖2-2。
Uo=—（U1+U2）= —（U1+U2）（R1=R2）

圖2-2加法器電路連接示意圖
c、積分器，如圖2-3。
U0＝

圖2-3積分器電路連接示意圖
3.一階系統(tǒng)的模擬
如圖2-4（a）。它是一階RC電路，可用以下方程描述：

其模擬框圖如圖2-4（b）（c）。其一階系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)電路如圖2-4（d）。

圖2-4一階系統(tǒng)的模擬

圖2-4一階系統(tǒng)的模擬
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的二次開發(fā)區(qū)搭接電路。IN+為運(yùn)放單元的同相輸入端，IN-為運(yùn)放單元的反相輸入端；OUT為運(yùn)放單元的輸出端。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可根據(jù)需要選擇不同阻值的電阻。二次開發(fā)區(qū)實(shí)驗(yàn)?zāi)K（第一章的第二節(jié)中圖2-1二次開發(fā)區(qū)布局圖）上有12個(gè)可供選擇的電阻，分別是：1KΩ、510Ω、3.3KΩ、5.1KΩ各二個(gè)，10KΩ 4個(gè)，4個(gè)可供選擇的電容：0.1uF（104）、0.01uF（103）各二個(gè)。
運(yùn)放單元的電路圖如圖2-5所示。

圖2-5運(yùn)放單元的電路圖
1.基本運(yùn)算器——加法器的觀測(cè)
①同學(xué)們自己動(dòng)手連接如圖2-6所示實(shí)驗(yàn)電路。
②將2V、3V電壓接至電路U1、U2端。（可自己搭接分壓電路，2V和3V電壓信號(hào)同時(shí)輸入加法器，或者一路輸入信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)，一路直接輸入一個(gè)5V信號(hào)。）
③用萬(wàn)表測(cè)量U0端電壓。是否為輸入的兩路電壓之和。
2.基本運(yùn)算器——比例放大器的觀測(cè)
①同學(xué)們自已動(dòng)手連接如圖2-7所示實(shí)驗(yàn)電路。
②將函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的幅度A=1V，頻率f =1KHz的方波送入輸入端，用示波器同時(shí)觀察輸入、輸出波形并比較。
3.基本運(yùn)算器——積分器的觀測(cè)
①同學(xué)們自己動(dòng)手連接如圖2-8所示實(shí)驗(yàn)電路。
②函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的幅度A=1V，頻率f =1KHz的方波送入輸入端，用示波器同時(shí)觀察輸入、輸出波形并比較。

圖2-6加法器實(shí)驗(yàn)電路圖圖2-7比例放大器實(shí)驗(yàn)電路圖

圖2-8積分器實(shí)驗(yàn)電路圖
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。
函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的幅值A(chǔ)=1V，頻率f=1KHz的方波送入輸入端，用示波器觀測(cè)輸出電壓波形，驗(yàn)證其模擬情況。
四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
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.繪制一階模擬電路的階躍響應(yīng)，標(biāo)出峰-峰電壓及周期。
五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1.雙蹤示波器1臺(tái)
2.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)
3.毫伏表1臺(tái)
4.信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)
六、實(shí)驗(yàn)?zāi)K布局圖
見第一章的第二節(jié)中圖2-1二次開發(fā)區(qū)布局圖。

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