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《信號與線性系統(tǒng)實驗報告.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、實驗一連續(xù)系統(tǒng)時域響應分析（硬件實驗）一、實驗目的1．熟悉系統(tǒng)的零輸入響應與零狀態(tài)響應的工作原理。2．掌握系統(tǒng)的零輸入響應與零狀態(tài)響應特性的觀察方法。3．觀察和測量RLC串聯(lián)電路的階躍響應與沖激響應的波形和有關參數，并研究其電路元件參數變化對響應狀態(tài)的影響。4．掌握有關信號時域的測量方法。二、實驗內容1．用示波器觀察系統(tǒng)的零輸入響應波形。2．用示波器觀察系統(tǒng)的零狀態(tài)響應波形。3．用示波器觀察系統(tǒng)的全響應波形。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)的沖激響應波形三、實驗儀器1．信號與系統(tǒng)
2、實驗箱一臺2．信號系統(tǒng)實驗平臺3．零輸入響應與零狀態(tài)響應模塊（DYT3000-64）一塊4．階躍響應與沖激響應模塊（DYT3000-64）一塊5．20MHz雙蹤示波器一臺6．連接線若干四、實驗原理1．系統(tǒng)的零輸入響應和零狀態(tài)響應系統(tǒng)的響應可分解為零輸入響應和零狀態(tài)響應。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：（1-1）上式中第一項稱之為零輸入響應，與輸入激勵無關，零輸入響應是以初始電壓值開始，以指數規(guī)律進行衰減。第二項與起始儲能無關，只
3、與輸入激勵有關，被稱為零狀態(tài)響應。在不同的輸入信號下，電路會表征出不同的響應。系統(tǒng)的零輸入響應與零狀態(tài)響應電路原理圖如圖1-2所示。實驗中為了便于示波器觀察，用周期方波作為激勵信號，并且使RC電路的時間常數略小于方波信號的半周期時間。電容的充、放電過程分別對應一階RC系統(tǒng)的零狀態(tài)響應和零輸入響應，通過加法器后得到系統(tǒng)的全響應。1．系統(tǒng)的階躍響應和沖激響應RLC串聯(lián)電路的階躍響應與沖激響應電路原理圖如圖1-3所示，其響應有以下三種狀態(tài)：1）當電阻時，稱過阻尼狀態(tài)；2）當電阻時，稱臨界阻尼狀態(tài)；3）當電阻時，稱欠阻尼狀態(tài)。沖激信號是階躍信號的導數，所以對
4、線性時不變系統(tǒng)沖激響應也是階躍響應的導數。為了便于用示波器觀察響應波形，實驗中用周期方波代替階躍信號，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，沖激脈沖的占空比可通過電位計W102調節(jié)。五、實驗步驟1、本部分實驗使用信號源單元和零輸入響應與零狀態(tài)響應模塊。1）熟悉零輸入響應與零狀態(tài)響應的工作原理。接好電源線，將零輸入響應與零狀態(tài)響應模塊（如圖1-5左側所示）插入信號系統(tǒng)實驗箱（如圖1-4所示）插槽中，打開實驗箱電源開關，通電檢查模塊燈亮，實驗箱開始正常工作。2）系統(tǒng)零輸入響應與零狀態(tài)響應特性觀察（1）：①將信號源單元產生Vpp=20V，f0
5、＝1kHz，占空比約為50%的方波信號送入激勵信號輸入點SQU_IN。此時U202各個引腳均懸空。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)的零輸入響應與零狀態(tài)響應輸出點OUT1的波形。3）系統(tǒng)零輸入響應與零狀態(tài)響應特性觀察（2）：①將信號源單元產生Vpp=20V，f0＝1kHz，占空比約為50%的方波信號送入激勵信號輸入點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)的零輸入響應與零
6、狀態(tài)響應輸出點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2、本部分實驗使用信號源單元和階躍響應與沖激響應單元。1）熟悉階躍響應與沖激響應的工作原理。接好電源線，將階躍響應與沖激響應模塊（如圖1-6右側所示）插入信號系統(tǒng)實驗平臺插槽中，打開實驗箱電源開關，通電檢查模塊燈亮，實驗箱開始正常工作。2）階躍響應的波形觀察：①斷開跳線J101，將信號源單元產生的VPP＝20V，f0＝1kHz，占空比約為50%的方波信號送入激勵信號輸入點STEP_IN。②調節(jié)電位計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)的階躍響應輸出波形并分析對應的電路參數。③二階系統(tǒng)欠阻尼階躍響應二階系統(tǒng)欠阻尼階躍響應二階系統(tǒng)臨界阻尼階躍響應二階系統(tǒng)過阻尼階躍響應①連接跳線J101，將信號源單元產生的VPP＝20V，f0＝1kHz，占空比約為50%的方波信號送入激勵信號輸入點IMPULSE_IN。②用示波器觀察STEP_IN測試點方波信號經微分后的響應波形（等效為沖激激勵信號）。③調節(jié)電位計W102，改變沖激脈沖信號的占空比，使脈沖信號更接近沖激信號。④調節(jié)電位計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點三種
8、狀態(tài)的沖激響應輸出波形并分析對應的電路參數。沖擊信號沖激信號的欠阻尼沖激臨界阻尼沖激過阻尼七、實驗考題1．試
