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1、實驗二 階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)
一、實驗?zāi)康?
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、實驗原理說明
實驗如圖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2-1（a）為階躍響應(yīng)電路連接示意圖；圖2-1（b）為沖激響應(yīng)電路連接示意圖。
1
TP906
P915
P914
信號源
C903
L1
W902
10mH
方波信號
0.1μ
10KΩ
圖2-1 (a) 階躍響應(yīng)電路連接示意圖
產(chǎn)生沖激信號
2、
1
TP906
1
TP913
P912
信號源
C2
C1
L1
W902
0.1μ
方波信號
10mH
10KΩ
R1
1KΩ
圖2-1 (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)。
現(xiàn)將階躍響應(yīng)的動態(tài)指標(biāo)定義如下：
上升時間：y(t)從0到第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值y（∞）所需的時間。
峰值時間：y(t)從0上升到所需的時間。
調(diào)節(jié)時間：y(t)的振蕩包絡(luò)線
3、進入到穩(wěn)態(tài)值的%誤差范圍所需的時間。
最大超調(diào)量δ：
圖2-1 (c) 階躍響應(yīng)動態(tài)指標(biāo)示意圖
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，實驗用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頂脈沖代替沖激信號。
三、實驗內(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，頻率為500Hz。
實驗電路連接圖如圖2-1（a）所示。
① 連接P702與P914；P702與P101。（P101為毫伏表信號輸入插孔）。
② J7
4、02置于“脈沖”，撥動開關(guān)K701選擇函數(shù)輸出；
③ 按動S701按鈕,使頻率f=500Hz，調(diào)節(jié)W701幅度旋鈕，使信號幅度為1.5V。（注意：實驗中，在調(diào)整信號源的輸出信號的參數(shù)時，需連接上負(fù)載后調(diào)節(jié)）
④ 示波器CH1接于TP906，調(diào)整W902，使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)，并將實驗數(shù)據(jù)填入表格2—1中。
⑤ TP702為輸入信號波形的測量點，可把示波器的CH2接于TP702上，便于波形比較。
表2—1
狀 態(tài)
參數(shù)測量
欠 阻 尼 狀 態(tài)
臨 界 狀 態(tài)
過 阻 尼 狀 態(tài)
參數(shù)測量
R<
tr=
ts=
δ=
R=
tr=
R
5、>
波形觀察
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。
實驗電路如圖2—1（b）所示。
①連接P702與P912，P702與P101。（頻率與幅度不變）；
②將示波器的CH1接于TP913，觀察經(jīng)微分后響應(yīng)波形（等效為沖激激勵信號）；
③連接P913與P914。
④將示波器的CH2接于TP906，調(diào)整W902,使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)
⑤觀察TP906端三種狀態(tài)波形，并填于表2—2中。
表2—2
欠阻尼狀態(tài)
臨界狀態(tài)
過阻尼狀態(tài)
激勵波形
響應(yīng)波形
表中的激勵波形為在測量點TP913觀測到的波形（沖激激勵信號）。
四、實驗報告要求
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.分析實驗結(jié)果，說明電路參數(shù)變化對狀態(tài)的影響。
五、實驗設(shè)備
1.雙蹤示波器 1臺
2.信號系統(tǒng)實驗箱 1臺
2實驗二 階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)
