1、实验 1 阶跃响应与冲激响应一、实验目的1.观 察 和 测 量 RLC 串 联 电 路 的 阶 跃 响 应 与 冲 激 响 应 的 波形 和 有 关 参 数 ， 并 研 究 其 电 路 元 件 参 数 变 化 对 响 应 状 态 的影 响 ；2.掌 握 有 关 信 号 时 域 的 测 量 方 法 。二、几个概念与解释1、系统的定义：系统是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。从数学角度，也可理解为：系统也可定义为实现某种功能的运算。2、响应：将输入信号（又称激励）作用于系统，得到的输出信号就称为响应。3、零输入响应：没有外加激励信号的作用，只是由初始状态（初始时刻系统的储
2、能）所产生的响应。4、零状态响应：不考虑初始状态系统的储能作用（初始状态为零）由系统的外部激励信号所产生的作用。5、冲激响应：将冲激信号作用于系统得到的输出信号就叫冲激响应。6、阶跃响应：将阶跃信号作用于系统得到的输出信号就叫阶跃响应。7、单位冲激响应：单位冲激信号作为激励，在系统中产生的零状态响应，就称为单位冲激响应。8、单位阶跃响应：单位阶跃信号作为激励，在系统中产生的零状态响应，称为单位阶跃响应。四、实验原理说明实 验 如 图 1-1 所 示 为 RLC 串 联 电 路 的 阶 跃 响 应 与 冲 激响 应 的 电 路 连 接 图图 1-1（ a） 为 阶 跃 响 应 电 路 连 接 示
3、 意 图图 1-1（ b） 为 冲 激 响 应 电 路 连 接 示 意 图图 1-1 (a) 阶 跃 响 应 电 路 连 接 示 意 图图 1-1 (b) 冲 激 响 应 电 路 连 接 示 意 图其 响 应 有 以 下 三 种 状 态 ：（ 1） 当 电 阻 R 2 时 ， 称 过 阻 尼 状 态 ；（ 2） 当 电 阻 R = 2 时 ， 称 临 界 状 态 ；（3） 当电阻 R2 时，称欠阻尼状态。以 上 两 个 电 路 的 输 出 信 号 可 以 工 作 在 ： 欠 阻 尼 、 临 界 和 过 阻尼 三 种 状 态 下 ， 可 根 据 不 同 的 需 要 进 行 选 择 。根据电路中的
4、参数计算出临界状态状态下的电阻值为 R = 2 当：R =630.5 时，输出处于临界状态。冲 激 信 号 是 阶 跃 信 号 的 导 数 ， 所 以 对 线 性 时 不 变 电 路 冲 激 响应 也 是 阶 跃 响 应 的 导 数 。 为 了 便 于 用 示 波 器 观 察 响 应 波 形 ， 实 验用 中 用 周 期 方 波 代 替 阶 跃 信 号 。 而 用 周 期 方 波 通 过 微 分 电 路 后 得到 的 尖 顶 脉 冲 代 替 冲 激 信 号 。信号源P912W902 L1 C2C1信号源C2P914L1W9021TP90610K 10mHP9150.1R11K1TP91310K
5、 10mH 0.11TP906产生冲激信号方波信号方波信号五、实验设备1.双 踪 示 波 器 1 台2.信 号 系 统 实 验 箱 1 台六、实验内容（ 一 ） 实 验 电 路 设 置 与 连 接1.阶 跃 响 应 波 形 观 察 与 参 数 测 量设 激 励 信 号 为 方 波 ， 其 幅 度 为 1.5V， 频 率 为 500Hz。实 验 电 路 连 接 图 如 图 1-1（ a） 所 示 。 连 接 P702 与 P914, P702 与 P101。 (P101 为 毫 伏 表 信 号 输入 插 孔 ). J702 置 于 “脉 冲 ”， 拨 动 开 关 K701 选 择 “脉 冲 ”；
6、 按 动 S701 按 钮 ,使 频 率 f=500Hz， 调 节 W701 幅 度 旋 钮 ，使 信 号 幅 度 为 1.5V。 （ 注 意 ： 实 验 中 ， 在 调 整 信 号 源 的 输 出信 号 的 参 数 时 ， 需 连 接 上 负 载 后 调 节 ） 示 波 器 CH1 接 于 TP906， 调 整 W902， 使 电 路 分 别 工 作 于 欠阻 尼 、 临 界 和 过 阻 尼 三 种 状 态 ， 并 将 实 验 数 据 填 入 表 格11 中 。 TP702 为 输 入 信 号 波 形 的 测 量 点 ， 可 把 示 波 器 的 CH2 接 于TP702 上 ， 便 于 波
7、形 比 较 。2、 冲 激 信 号 波 形 观 察 与 参 数 测 量实 验 电 路 如 图 11（ b） 所 示 。 P702 与 P912, P702 与 P101； （ 频 率 与 幅 度 不 变 ） 将 示 波 器 的 CH1 接 于 TP913， 观 察 经 微 分 后 响 应 波 形 （ 等 效为 冲 激 激 励 信 号 ） ； 连 接 P913 与 P914 将 示 波 器 的 CH2 接 于 TP906， 调 整 W902,使 电 路 分 别 工 作 于欠 阻 尼 、 临 界 和 过 阻 尼 三 种 状 态 观 察 TP906 端 三 种 状 态 波 形 ， 并 填 于 表 1
8、1 中 。（ 二 ） 、 实 测 与 波 形七 、 实 测 波 形 图1、 实 测 阶 跃 响 应 波 形上 图 P914： 阶 跃 信 号 波 形 下 图 TP906： 阶 跃 信 号 欠 阻 尼 波 形上 图 P914： 阶 跃 信 号 激 励 临 界 状 态 波 形上 图 P914： 阶 跃 信 号 状 态 波 形下 图 TP906： 阶 跃 响 应 临 界 状 态 波 形上 图 P914： 阶 跃 信 号 激 励 过 阻 尼 状 态 波 形下 图 TP906： 阶 跃 信 号 响 应 过 阻 尼 状 态 波 形2、 实 测 冲 激 激 励 波 形上 图 TP914： 激 励 信 号 (微 分 信 号 )波 形下 图 TP906： 响 应 欠 阻 尼 信 号 波 形临 界 状 态 响 应 波 形上 图 TP914： 激 励 信 号 (微 分 信 号 )波 形下 图 TP906： 响 应 临 界 信 号 波 形欠 阻 尼 状 态 响 应 波 形上 图 TP914： 激 励 信 号 (微 分 信 号 )波 形下 图 TP906： 响 应 过 阻 尼 信 号 波 形
