信号与系统实验讲义

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1、第一章信号与系统基本实验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。10mH10mH1TP1031TP104P104P103信号源C41L2RW12方波信号10KΩ0.1μ图1-1(a)阶跃响应电路连接示意图产生冲激信号1TP1011TP1041TP102P101信号源C41C42L2RW1

2、2方波信号0.1μ10mH10KΩR651KΩ图1-1(b)冲激响应电路连接示意图60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。现将阶跃响应的动态指标定义如下：上升时间：y(t)从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。峰值时间：y(t)从0上升到所需的时间。调节时间：y(t)的振荡包络线进入到稳态值的%误差范围所需的时间。最大超调量δ：图1-1(c)阶跃响应动态指标示意图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，实验用中用周期方波代替

3、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。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，频率为500Hz。60实验电路连接图如图1-1（a）所示。①连接H701与P103；②SW703置于选择方波输出；③SW701置于90HZ-1KHZ档,调节WR704、WR705使频率f=500Hz，调节WR706幅度旋钮，使信号幅度为1.5V。（注意：实验中，在调整信号源的输出信号的参数时，需连接上负载后调节）④示波器CH1接于TP104，调整RW12，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。⑤TP101

4、为输入信号波形的测量点，可把示波器的CH2接于TP101上，便于波形比较。表1—1状态参数测量欠阻尼状态临界状态过阻尼状态参数测量R波形观察注：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H701输入接于P101。（频率与幅度不变）；②将示波器的CH1接于TP102，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；③连接P102与P10360④将示波器的CH2接于T104，调整RW12,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态⑤观察TP104端三种

5、状态波形，并填于表1—2中。表1—2状态欠阻尼状态临界状态过阻尼状态激励波形响应波形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.信号系统实验箱1台60实验二连续时间系统的模拟一、实验目的1.了解基本运算器＿加法器、标量乘法器和积分器的电路结构和运算功能；2.掌握用基本运算单元模拟连续时间系统的方法。二、实验原理说明1.线性系统的模拟系统的模拟就是用由

6、基本运算单元组成的模拟装置来模拟实际的系统。这些实际系统可以是电的或非电的物理量系统，也可以是社会、经济和军事等非物理量系统。模拟装置可以与实际系统的内容完全不同，但是两者的微分方程完全相同，输入、输出关系即传递函数也完全相同。模拟装置的激励和响应是电物理量，而实际系统的激励和响应不一定是电物理量，但它们之间的关系是一一对应的。所以，可以通过对模拟装置的研究来分析实际系统，最终达到一定条件下确定最佳参数的目的。2.三种基本运算电路a.比例放大器，如图2-1。图2-1比例放大器电路连接示意图b.加法器，如图2-2。60uo=-（u1+u2）=-（u1+u2）（R1=R2）图2-2加法

7、器电路连接示意图 意()c.积分器，如图2-3。图2-3积分器电路连接示意图3.一阶系统的模拟图2-4（a）。它是最简单RC电路，设流过R·C的电流为i(t)：则我们有根据电容C上电压与电流关系因此上式亦可写成这是最典型的一阶