系统分析试验流程

《系统分析试验流程》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验一连续时间系统模拟及其冲击响应和阶跃响应（4学时）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。3、了解用集成运算放大器构成基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器的方法。二实验内容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、了解用集成运算放大器构成基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器的方法。3、掌握用以上基本运算单元以及它们的组合构成模

2、拟系统，模拟一阶和二阶连续时间系统的原理和方法，并用实验测定模拟系统的特性。三、实验原理说明1、阶跃响应与冲激响应：实验如图1—1所示为RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应，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。16图1-1实验布局图冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变系统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。2、连续时间系统模拟实验原理说明1、模拟连续时间系统的意义由于自然界的

3、相似性，许多不同的系统具有相同的特性。不论是物理系统还是非物理系统，不论是电系统还是非电系统，只要是连续的线性时不变系统，都可以用线性常系数微分方程来描述。把一具体的物理设备经过数学处理，抽象为数学表示，从而便于研究系统的性能，这在理论上是很重要的一步；有时，也需要对一系统进行实验模拟，通过实验观察研究当系统参数或输入信号改变时，系统响应的变化。这时并不需要在实验里去仿制真实系统，而只要根据系统的数学描述，用模拟装置组成实验系统，它可以与实际系统完全不同，只要与实际系统具有同样的微分方程数学表示，即输入输出关系（也即传输函数或系统响应）完全相同即可。系统的模拟是指数学意

4、义上的模拟。本实验即由微分方程的相似性出发，用集成运算放大器组成的电路来模拟一阶系统（RC低通电路）和二阶系统（RLC带通谐振电路）2、集成运算放大器构成基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器连续时间系统的模拟，通常由三个基本运算单元——标量乘法器、加法器和积分器构成，实际上还常常用到它们的组合全加积分器，这些运算单元都可以用集成运算放大器构成。（1）标量乘法器（又称比例放大器）16图9-1（a）反相标量乘法器图9-1（b）同相标量乘法器电路反相标量乘法器电路如图9-1(a)所示：式中比例系数k为：当R1=RF时，k=-1，则uo=-ui，

5、成为反相跟随器。同相标量乘法器电路如图9-1(b)所示，有：式中：标量乘法器符号如图9-1(c)所示。uikuo=ku图9-1(c)标量乘法器符号（2）积分器反相积分器电路如图9-2(a)所示，有：积分符号如图9-2(b)Cui-R+uoui16RP=R1//R2图9-2(a)反相积分器图9-2(b)积分符号（3）加法器RFR1ui1-ui1Suoui2uo=-(ui1+ui2)R2+RP=R1//R2//RFui2图9-3(a)反相加法器图9-3(b)同相加法器符号反相加法器电路如图9-3(a)所示，有：当RF=R1=R2有：uo=-(ui1+ui2)可见，输出电压u

6、o为两个输入电压之和取反相，若再加一个反相器或改变反馈网络的接法，可得到同相加法器，其符号如图9-3(b)所示。加法器电路中RP=R1//R2//RF用于保证外部电路平衡对称，以补偿运放本身偏置电流及漂移的影响。（4）全加积分器CR1ui1-ui2uoR2+RP=R1//R2图9-4(a)全加积分器电路全加积分器电路如图9-4(a)所示，有：16全加积分器符号如图9-4(b)所示。ui1Sui2图9-4(b)全加积分器符号一阶和二阶连续时间系统的模拟方法（1）一阶系统微分方程运算的模拟R+ui(t)Cuo(t)-图9-5(a)RC低通电路16对图9-5(a)的RC低通

7、电路，可用一阶微分方程描述：ui反相标量乘法器S全加积分器uo图9-5(b)一阶系统模拟框图16RF=10kC=0.1mF+UR1=1k+Uui276R=10k27TP903TP90134uo-U346RP1=1k-UR=10kRP2=5kTP902TPGNDTPGND图9-5(c)一阶系统的实验电路图此一阶系统微分方程运算可用图9-5(b)的框图模拟，可用图9-5(c)的实际电路来实现，有：与原系统相比，输出响应放大了，放大倍数，截止频率，时间常数。电路中+U和-U作为运放的直流供电电源。该模拟系统实际上是一个有源滤波器，它与只由R、