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《信號(hào)與線性系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、實(shí)驗(yàn)一連續(xù)系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)分析(硬件實(shí)驗(yàn))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)的工作原理。2.掌握系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)特性的觀察方法。3.觀察和測(cè)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(duì)響應(yīng)狀態(tài)的影響。4.掌握有關(guān)信號(hào)時(shí)域的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用示波器觀察系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)波形。2.用示波器觀察系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)波形。3.用示波器觀察系統(tǒng)的全響應(yīng)波形。4.用示波器觀察欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼狀態(tài)的階躍響應(yīng)波形。5.用示波器觀察欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼狀態(tài)的沖激響應(yīng)波形三、實(shí)驗(yàn)儀器1.信號(hào)與系統(tǒng)
2、實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2.信號(hào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)3.零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)模塊(DYT3000-64)一塊4.階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)模塊(DYT3000-64)一塊5.20MHz雙蹤示波器一臺(tái)6.連接線若干四、實(shí)驗(yàn)原理1.系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)的響應(yīng)可分解為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)。在圖1-1中由RC組成一階RC系統(tǒng),電容兩端有起始電壓Vc(0-),激勵(lì)源為e(t)。Re(t)Vc(0-)Vc(t)+-圖1-1一階RC系統(tǒng)則系統(tǒng)的響應(yīng):(1-1)上式中第一項(xiàng)稱之為零輸入響應(yīng),與輸入激勵(lì)無關(guān),零輸入響應(yīng)是以初始電壓值開始,以指數(shù)規(guī)律進(jìn)行衰減。第二項(xiàng)與起始儲(chǔ)能無關(guān),只
3、與輸入激勵(lì)有關(guān),被稱為零狀態(tài)響應(yīng)。在不同的輸入信號(hào)下,電路會(huì)表征出不同的響應(yīng)。系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)電路原理圖如圖1-2所示。實(shí)驗(yàn)中為了便于示波器觀察,用周期方波作為激勵(lì)信號(hào),并且使RC電路的時(shí)間常數(shù)略小于方波信號(hào)的半周期時(shí)間。電容的充、放電過程分別對(duì)應(yīng)一階RC系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng),通過加法器后得到系統(tǒng)的全響應(yīng)。1.系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和沖激響應(yīng)RLC串聯(lián)電路的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)電路原理圖如圖1-3所示,其響應(yīng)有以下三種狀態(tài):1)當(dāng)電阻時(shí),稱過阻尼狀態(tài);2)當(dāng)電阻時(shí),稱臨界阻尼狀態(tài);3)當(dāng)電阻時(shí),稱欠阻尼狀態(tài)。沖激信號(hào)是階躍信號(hào)的導(dǎo)數(shù),所以對(duì)
4、線性時(shí)不變系統(tǒng)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)中用周期方波代替階躍信號(hào),而用周期方波通過微分電路后得到的尖脈沖代替沖激信號(hào),沖激脈沖的占空比可通過電位計(jì)W102調(diào)節(jié)。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、本部分實(shí)驗(yàn)使用信號(hào)源單元和零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)模塊。1)熟悉零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)的工作原理。接好電源線,將零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)模塊(如圖1-5左側(cè)所示)插入信號(hào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱(如圖1-4所示)插槽中,打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān),通電檢查模塊燈亮,實(shí)驗(yàn)箱開始正常工作。2)系統(tǒng)零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)特性觀察(1):①將信號(hào)源單元產(chǎn)生Vpp=20V,f0
5、=1kHz,占空比約為50%的方波信號(hào)送入激勵(lì)信號(hào)輸入點(diǎn)SQU_IN。此時(shí)U202各個(gè)引腳均懸空。②只將U202的4,11短接(即,10K與1K并聯(lián)),或只將6,9(即,10K與3K聯(lián)并)短接,用示波器觀察一階RC系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)輸出點(diǎn)OUT1的波形。3)系統(tǒng)零輸入響應(yīng)與零狀態(tài)響應(yīng)特性觀察(2):①將信號(hào)源單元產(chǎn)生Vpp=20V,f0=1kHz,占空比約為50%的方波信號(hào)送入激勵(lì)信號(hào)輸入點(diǎn)SQU_IN。②只將U202的1,14短接(即,10K與3K并聯(lián)),或只將3,12短接(即,10K與1K并聯(lián)),用示波器觀察一階RC系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)與零
6、狀態(tài)響應(yīng)輸出點(diǎn)OUT2的波形。注:上述第2)步和第3)步只做其中之一即可方波系統(tǒng)零輸入與零狀態(tài)相應(yīng)2、本部分實(shí)驗(yàn)使用信號(hào)源單元和階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)單元。1)熟悉階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)的工作原理。接好電源線,將階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)模塊(如圖1-6右側(cè)所示)插入信號(hào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)插槽中,打開實(shí)驗(yàn)箱電源開關(guān),通電檢查模塊燈亮,實(shí)驗(yàn)箱開始正常工作。2)階躍響應(yīng)的波形觀察:①斷開跳線J101,將信號(hào)源單元產(chǎn)生的VPP=20V,f0=1kHz,占空比約為50%的方波信號(hào)送入激勵(lì)信號(hào)輸入點(diǎn)STEP_IN。②調(diào)節(jié)電位計(jì)W101,使電路分別工作在欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼狀態(tài),
7、用示波器觀察三種狀態(tài)的階躍響應(yīng)輸出波形并分析對(duì)應(yīng)的電路參數(shù)。③二階系統(tǒng)欠阻尼階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)欠阻尼階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)臨界阻尼階躍響應(yīng)二階系統(tǒng)過阻尼階躍響應(yīng)①連接跳線J101,將信號(hào)源單元產(chǎn)生的VPP=20V,f0=1kHz,占空比約為50%的方波信號(hào)送入激勵(lì)信號(hào)輸入點(diǎn)IMPULSE_IN。②用示波器觀察STEP_IN測(cè)試點(diǎn)方波信號(hào)經(jīng)微分后的響應(yīng)波形(等效為沖激激勵(lì)信號(hào))。③調(diào)節(jié)電位計(jì)W102,改變沖激脈沖信號(hào)的占空比,使脈沖信號(hào)更接近沖激信號(hào)。④調(diào)節(jié)電位計(jì)W101,使電路分別工作在欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼狀態(tài),用示波器觀察Response_out點(diǎn)三種
8、狀態(tài)的沖激響應(yīng)輸出波形并分析對(duì)應(yīng)的電路參數(shù)。沖擊信號(hào)沖激信號(hào)的欠阻尼沖激臨界阻尼沖激過阻尼七、實(shí)驗(yàn)考題1.試