主页 > 技术文章 > 阶跃响应与冲激响应--信号与系统实验箱 2021-12-09

阶跃响应与冲激响应--信号与系统实验箱

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、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R＞

2 时，称欠阻尼状态。
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，实验中采用周期方波代替阶跃信号。而采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。
三、实验内容
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（峰值），频率为500Hz。
实验电路连接图如图1-1（a）所示。
①连接函数发生器 H701 与 P103。
②调整激励信号源为方波（将SW703、SW702设置于“方波”位置），调节频率旋钮，使f=500Hz，调节幅度旋钮，使信号幅度为1.5V。（注意：实验中，在调整函数发生器的输出信号的参数时，需连接上负载后调节。）
③示波器CH1接于TP104，调整10K电位器，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1-1中。
④TP103为输入信号波形的测量点，可把示波器的CH2接于TP103上，便于波形比较。
表1-1

注：描绘波形，要使三种状态的X轴坐标（扫描时间）一致。
2.冲激响应的波形观察
冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。
实验电路如图1-1（b）所示。
①将信号输入H701接于P101。（频率与幅度不变）；
②将示波器的CH1接于TP102，观察经微分后的响应波形（等效为冲激激励信号）；
③连接P102与P103；
④将示波器的CH2接于TP104，调整10K电位器，使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态下；
⑤观察TP104端三种状态下的输出波形，并填于1-2中。
表1-2

表中的激励波形为在测量点TP102观测到的波形（冲激激励信号）。
四、实验报告要求
1.描绘同样时间轴阶跃响应与冲激响应的输入、输出电压波形时，要标明信号幅度A、周期T、方波脉宽T1以及微分电路的τ值。
2.分析实验结果，说明电路参数变化对状态的影响。
五、实验设备
1.双踪示波器1台
2.信号与系统实验箱1台

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