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1、實驗一零輸入、零狀態(tài)及完全響應(yīng)一、實驗?zāi)康?．通過實驗，進一步了解系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的原理。2．掌握用簡單的R-C電路觀測零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的實驗方法。二、實驗設(shè)備1．TKSS-D型信號與系統(tǒng)實驗箱2．雙蹤慢掃描示波器1臺三、實驗內(nèi)容1．連接一個能觀測零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的電路圖（參考圖1-1）。2．分別觀測該電路的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的動態(tài)曲線。四、實驗原理1.零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的模擬電路如圖1－1所示。圖1-1零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的電路圖2.合上
2、圖1-1中的開關(guān)K1，則由回路可得iR+Uc＝E(1)∵i＝C，則上式改為(2)對上式取拉式變換得：RCUC（S）-RCUC（0）+UC（S）＝∴，其中(3)式(3)等號右方的第二項為零輸入響應(yīng)，即由初始條件激勵下的輸出響應(yīng)；第一項為零狀態(tài)響應(yīng)，它描述了初始條件為零（Uc（0）=0）時，電路在輸入E=15V作用下的輸出響應(yīng)，顯然它們之和為電路的完全響應(yīng)，圖1-2所示的曲線表示這三種的響應(yīng)過程。?圖1-2零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)曲線其中：①---零輸入響應(yīng)②---零狀態(tài)響應(yīng)③----完全響應(yīng)五、實驗步驟1.零輸入響應(yīng)用短路帽連
3、接K2、K3，使+5V直流電源對電容C充電，當充電完畢后，斷開K3連接K4，用示波器觀測Uc（t）的變化。2．零狀態(tài)響應(yīng)先用短路帽連接K4，使電容兩端的電壓放電完畢，然后斷開K4連接K3、K1，用示波器觀測15V直流電壓向電容C的充電過程。3．完全響應(yīng)先連接K4，使電容兩端電壓通過R-C回路放電，一直到零為止。然后連接K3、K2，使5V電源向電容充電，待充電完畢后，將短路帽連接K1，使15V電源向電容充電，用示波器觀測Uc（t）的完全響應(yīng)。六、實驗報告1．推導(dǎo)圖1-1所示R-C電路在下列兩種情況的電容兩端電壓Uc（t）的表達式。1)
4、Uc(0)=0，輸入Ui＝15V。2)Uc(0)=5V，輸入Ui＝15V。2．根據(jù)實驗，分別畫出該電路在零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、完全響應(yīng)下的響應(yīng)曲線。七、實驗思考題系統(tǒng)零輸入響應(yīng)的穩(wěn)定性與零狀態(tài)響應(yīng)的穩(wěn)定性是不是相同？實驗二一階系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)與階躍響應(yīng)一、實驗?zāi)康?.熟悉一階系統(tǒng)的無源和有源模擬電路；2．研究一階系統(tǒng)時間常數(shù)T的變化對系統(tǒng)性能的影響；3．研究一階系統(tǒng)的零點對系統(tǒng)的響應(yīng)及頻率特性的影響。二、實驗設(shè)備1．TKSS-D型信號與系統(tǒng)實驗箱2．雙蹤慢掃描示波器1臺三、實驗內(nèi)容1．無零點時的單位階躍響應(yīng)（無源、有源）；2．有零點
5、時的單位階躍響應(yīng)；四、實驗原理1.無零點的一階系統(tǒng)無零點一階系統(tǒng)的有源和無源模擬電路圖如圖2－1的(a)和(b)所示。它們的傳遞函數(shù)均為(a)(b)圖2－1無零點一階系統(tǒng)有源、無源電路圖2.有零點的一階系統(tǒng)（│Z│<│P│）圖2－2的(a)和(b)分別為有零點一階系統(tǒng)的有源和無源模擬電路圖，他們的傳遞函數(shù)為：或(a)(b)圖2－2有零點(│Z│<│P│)一階系統(tǒng)有源、無源電路圖3）有零點的一階系統(tǒng)（│Z│>│P│）圖2－3的(a)和(b)分別為有零點一階系統(tǒng)的有源和無源模擬電路圖，他們的傳遞函數(shù)為：（a）（b）圖2－3有零點(│Z│
6、>│P│)一階系統(tǒng)有源、無源電路圖五、實驗步驟1.利用實驗箱上運放單元“1”、“2”中相關(guān)的元件組成圖2－1(a)（或“系統(tǒng)函數(shù)的頻率特性測試”模塊中相關(guān)的元件組成圖2－1(b)）所示的一階系統(tǒng)模擬電路?！半A躍信號發(fā)生器”的輸出端“B”點與電路的輸入端相連，電路的輸出端接示波器。2．將“階躍信號發(fā)生器”的輸出調(diào)到“正輸出”，按下復(fù)位按鈕，調(diào)節(jié)“RP1”可調(diào)電位器，使之輸出電壓幅值為1V。用示波器觀測系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，并由曲線實測一階系統(tǒng)的時間常數(shù)T。3．調(diào)節(jié)“函數(shù)信號發(fā)生器”輸出為頻率20Hz，幅度1V的方波信號。4．將“函數(shù)信號發(fā)生
7、器”的輸出端接到電路的輸入端，輸出端接示波器，觀察波形。六、實驗報告根據(jù)測得的一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，測出其時間常數(shù)；七、實驗思考題試述根據(jù)一階系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線確定系統(tǒng)的時間常數(shù)T的兩種常用的方法。八、附錄1．無零點的一階系統(tǒng)根據(jù)，令則對上式取拉氏反變換得當時，則上式表明，單位階躍響應(yīng)曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的63.2%時對應(yīng)的時間，就是系統(tǒng)的時間常數(shù)T=0.2S。圖2－4為系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。圖2-4無零點一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線2．有零點的一階系統(tǒng)(│Z│<│P│)由傳遞函數(shù)G(S)，求得系統(tǒng)單位階躍的輸出即系統(tǒng)的幅頻表達式為：若用
8、dB（分貝）表示,則圖2－5和圖2－6分別為系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線和對數(shù)幅頻曲線。圖2-5有零點一階系統(tǒng)(│Z│<│P│)的單位階躍響應(yīng)曲線圖2-6有零點(│Z│<│P│)一階系統(tǒng)的對數(shù)幅頻特性3．有零點得一階系統(tǒng)（│Z│>│P│）在
