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階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)--信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
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(shí)驗(yàn)原理說明
實(shí)驗(yàn)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。

圖1-1(a)階躍響應(yīng)電路連接示意圖

圖1-1(b)沖激響應(yīng)電路連接示意圖
其響應(yīng)有以下三種狀態(tài):
(1)當(dāng)電阻R>2 時,稱過阻尼狀態(tài);
(2)當(dāng)電阻R>2 時,稱臨界狀態(tài);
(3)當(dāng)電阻R>2 時,稱欠阻尼狀態(tài)。
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(shí)驗(yàn)中采用周期方波代替階躍信號。而采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(shí)驗(yàn)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(峰值),頻率為500Hz。
實(shí)驗(yàn)電路連接圖如圖1-1(a)所示。
①連接函數(shù)發(fā)生器 H701 與 P103。
②調(diào)整激勵信號源為方波(將SW703、SW702設(shè)置于“方波”位置),調(diào)節(jié)頻率旋鈕,使f=500Hz,調(diào)節(jié)幅度旋鈕,使信號幅度為1.5V。(注意:實(shí)驗(yàn)中,在調(diào)整函數(shù)發(fā)生器的輸出信號的參數(shù)時,需連接上負(fù)載后調(diào)節(jié)。)
③示波器CH1接于TP104,調(diào)整10K電位器,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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格1-1中。
④TP103為輸入信號波形的測量點(diǎn),可把示波器的CH2接于TP103上,便于波形比較。
表1-1

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(shí)驗(yàn)電路如圖1-1(b)所示。
①將信號輸入H701接于P101。(頻率與幅度不變);
②將示波器的CH1接于TP102,觀察經(jīng)微分后的響應(yīng)波形(等效為沖激激勵信號);
③連接P102與P103;
④將示波器的CH2接于TP104,調(diào)整10K電位器,使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)下;
⑤觀察TP104端三種狀態(tài)下的輸出波形,并填于1-2中。
表1-2

表中的激勵波形為在測量點(diǎn)TP102觀測到的波形(沖激激勵信號)。
四、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果,說明電路參數(shù)變化對狀態(tài)的影響。
五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1.雙蹤示波器1臺
2.信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱1臺

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