《信号与系统》实验讲义

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1、《信号与系统》实验讲义龙岩学院物理与机电工程学院电子教研室编2008年1月28实验一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、实验内容1、用示波器观察欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的阶跃响应波形。2、用示波器观察欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的冲激响应波形。三、实验仪器1、信号与系统实验箱一台2、信号与系统实验平台3、阶跃响应与冲激响应模块（DYT3000-64）一块4、20MHz双踪示波器一台

2、5、连接线若干四、实验原理RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应电路原理图如下所示，其响应有以下三种状态：阶跃响应与冲激响应原理图1、当电阻R>2时，称过阻尼状态；2、当电阻R=2时，称临界阻尼状态；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，所以对线性时不变系统冲激响应也是阶跃响应28的导数。为了便于用示波器观察响应波形，实验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脉冲代替冲激信号，冲激脉冲的占空比可通过电位计W102调节。五、实验步骤本实验使用信号源单元和阶跃响应与冲激响应单元。1、熟

3、悉阶跃响应与冲激响应的工作原理。接好电源线，将阶跃响应与冲激响应模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2、阶跃响应的波形观察：①将信号源单元产生的V=3V、f=1KHz方波信号送入激励信号输入点STEP_IN。②调节电位计W101，使电路分别工作在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态，用示波器观察三种状态的阶跃响应输出波形并分析对应的电路参数。3、冲激响应的波形观察：①连接跳线J101，将信号源单元产生的V=3V、f=1KHz方波信号送入激励信号输入点IMPULSE_IN。②用

4、示波器观察STEP_IN测试点方波信号经微分后的响应波形（等效为冲激激励信号）。③调节电位计W102，改变冲激脉冲信号的占空比，使脉冲信号更接近冲激信号。④调节电位计W101，使电路分别工作在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态，用示波器观察三种状态的冲激响应输出波形并分析对应的电路参数。六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明STEP_IN：阶跃激励信号输入点。IMPULSE_IN：冲激激励信号输入点。2、输出点参考说明RESPONSE_OUT：阶跃（冲激）响应信号输出点。七、实验思考题1、观察阶跃响应与冲激响应时，为什么要

5、用周期方波作为激励信号？2、试分析周期方波经微分电路后形成的冲激信号经7404缓冲输出的原因；若不加缓冲输出，得到的冲激响应波形会有何不同？八、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T以及微分电路的值。2、分析实验结果，说明电路参数变化对状态的影响。28实验二零输入响应与零状态响应一、实验目的1、熟悉系统的零输入响应与零状态响应的工作原理。2、掌握系统的零输入响应与零状态响应特性的观察方法。二、实验内容1、用示波器观察系统的零输入响应波形。2、用示波器观

6、察系统的零状态响应波形。3、用示波器观察系统的全响应波形。三、实验仪器1、信号与系统实验箱一台2、信号与系统实验平台3、零输入响应与零状态响应模块（DYT3000-64）一块4、20MHz双踪示波器一台5、连接线若干四、实验原理系统的响应可分解为零输入响应和零状态响应。首先考察一个实例：在下图中由RC组成一阶RC系统，电容两端有起始电压V(0)，激励源为e(t)。一阶RC系统则系统的响应为：V（t）=eV(0)+上式中第一项称之为零输入响应，与输入激励无关，零输入响应eV(0)是以初始电压值开始，以指数规律进行衰减。第二

7、项与起始储能无关，只与输入激励有关，被称为零状态响应。在不同的输入信号下，电路会表征出不同的响应。28系统的零输入响应与零状态电路原理图如下所示。实验中为了便于示波器观察，用周期方波信号作为激励信号，并且使RC电路的时间常数略小于方波信号的半周期时间。电容的充、放电过程分别对应一阶RC系统的零输入和零状态响应，通过加法器后得到系统的全响应。零输入响应与零状态响应电路原理图五、实验步骤本实验使用信号源单元和零输入响应与零状态响应单元。1、熟悉零输入响应与零状态响应的工作原理。接好电源线，将零输入响应与零状态响应模块插入信号

8、系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2、系统的零状态响应特性观察：①将信号源单元产生的f=1KHz方波信号送入激励信号输入点SQU_IN。②调节电位计W201，用示波器观察一阶RC系统的零状态响应输出点ZeroState的波形。3、系统的零输入响应特性观察：①将信号源单元产生