階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)

階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)一、實驗?zāi)康?、 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)信號時域的測量分析方法。二、實驗儀器TOC\o"1-5"\h\z1、 信號源及頻率計模塊S2 1塊2、 一階網(wǎng)絡(luò)模塊S5 1塊3、 數(shù)字萬用表 1臺4、 雙蹤示波器 1臺三、實驗原理以單位沖激信號5(t)作為激勵，LTI連續(xù)系統(tǒng)產(chǎn)生的零狀態(tài)響應(yīng)稱為單位沖激響應(yīng)，簡稱沖激響應(yīng)，記為h(t)。沖激響應(yīng)示意圖如圖2-1：t5(t)—>LTI系統(tǒng)t5(t)—>LTI系統(tǒng)t以單位階躍信號圖2-1沖激響應(yīng)示意圖以單位階躍信號圖2-1沖激響應(yīng)示意圖u(t)作為激勵，LTI連續(xù)系統(tǒng)產(chǎn)生的零狀態(tài)響應(yīng)稱為單位階躍響應(yīng)，簡稱階躍響應(yīng)，記為g(t)。階躍響應(yīng)示意圖如圖2-2：u(t)tu(t)t圖2-2階躍響應(yīng)示意圖階躍激勵與階躍響應(yīng)的關(guān)系簡單地表示為:g(t)二HL(t)］或者 u(t)Tg(t)如圖2-3所示為RLC串聯(lián)電路的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)實驗電路圖，其響應(yīng)有以下二種狀態(tài):1、2、3、當電阻當電阻當電阻時，稱過阻尼狀態(tài);時，稱臨界狀態(tài);時，稱欠阻尼狀態(tài)。EM2TP12?W11、2、3、當電阻當電阻當電阻時，稱過阻尼狀態(tài);時，稱臨界狀態(tài);時，稱欠阻尼狀態(tài)。EM2TP12?W1L2IOttiHTPMJ1半C4104圖2-3(a)圖2-3(a)階躍響應(yīng)電路連接示意圖WI上升時間tr：y(t)從0到第一次達到穩(wěn)態(tài)值y(g)所需的時間。峰值時間tp:y(t)從0上升到y(tǒng)max所需的時間。調(diào)節(jié)時間ts：y(t)的振蕩包絡(luò)線進入到穩(wěn)態(tài)值的土5%誤差范圍所需的時間。y —y(a)最大超調(diào)量帀：_ x100%p y(^)y(t)圖2-4響應(yīng)指標示意圖（欠阻尼狀態(tài)）沖激信號是階躍信號的導(dǎo)數(shù)，即g（t）"th（T）dT，所以對線性時不變電路沖0-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。四、實驗步驟任務(wù)一階躍響應(yīng)實驗波形觀察與參數(shù)測量設(shè)激勵信號為方波，頻率為500Hz。模塊關(guān)電，按如圖2-3（a）所示連線。模塊開電，設(shè)置激勵信號源為方波，調(diào)節(jié)頻率調(diào)節(jié)旋鈕 R0L1，使頻率計示數(shù)f=500Hz。從S2模塊中的P2端口引出方波信號。連接S2模塊的方波信號輸出端P2至S5模塊中的P12。TP12為輸入信號波形的測量點，可把示波器的CH1接于TP12上，進行觀測。將實驗數(shù)據(jù)填入表格2-1中。示波器CH2接于TP14，調(diào)整W1，使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)，觀察各種狀態(tài)下的輸出波形，用萬用表測量與波形對應(yīng)的P12和P13兩點間的電阻值（注意：測量電阻值時，應(yīng)斷開電源），并將實驗數(shù)據(jù)填入表格2-1中。

表2-1、、導(dǎo)態(tài)參數(shù)測量 、、、欠阻尼狀態(tài)R<nJ臨界狀態(tài)R=nJ過阻尼狀態(tài)R〉/參數(shù)測量R=R=R=TP12激勵波形TP14響應(yīng)波形注：描繪波形要使三種狀態(tài)的X軸坐標（掃描時間）一致。任務(wù)二沖激響應(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。模塊關(guān)電，按如圖2-3（b）所示連線。將方波輸入信號輸入接于P10。（輸入信號頻率、幅度與任務(wù)一的保持一致）。連接P11與P12。將示波器的CH1接于TP11,觀察經(jīng)微分后響應(yīng)波形（等效為沖激激勵信號）。將實驗數(shù)據(jù)填入表格2-2中。將示波器的CH2接于TP14,調(diào)整W1,使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態(tài)。觀察各種狀態(tài)下的輸出波形，用萬用表測量與波形對應(yīng)的P12和P13兩點間的電阻值（注意：測量電阻值時，應(yīng)斷開電源），并將實驗數(shù)據(jù)填入表格2-2中。

表2-2、狀態(tài)參數(shù)測量欠阻尼狀態(tài)R</臨界狀態(tài)R=2址過阻尼狀態(tài)R盯參數(shù)測量R=R=R=TP11激勵波形TP14響應(yīng)波形五、實驗報告1、在同樣時間軸尺度下，描繪階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)的輸入、輸出電壓波形。標明信