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階躍響應與沖激響應--信號與系統實驗箱

一、實驗目的
1、觀察和測量RLC串聯電路的階躍響應與沖激響應的波形和有關參數，并研究其電路元件參數變化對響應狀態的影響；
2、掌握有關信號時域的測量方法。
二、實驗原理說明
實驗如圖1-1所示為RLC串聯電路的階躍響應與沖激響應的電路連接圖，圖1-1（a）為階躍響應電路連接示意圖；圖1-1（b）為沖激響應電路連接示意圖。

圖1-1（a）階躍響應電路連接示意圖

圖1-1（b）沖激響應電路連接示意圖
其響應有以下三種狀態：
（1）當電阻R＞ 2

時，稱過阻尼狀態；
（2）當電阻R＞ 2

時，稱臨界狀態；
（3）當電阻R＞ 2

時，稱欠阻尼狀態。
沖激信號是階躍信號的導數，所以對線性時不變電路沖激響應也是階躍響應的導數。為了便于用示波器觀察響應波形，實驗中采用周期方波代替階躍信號。而采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。
三、實驗內容
1、階躍響應波形觀察與參數測量
設激勵信號為方波，其幅度為1.5V（峰值），頻率為500Hz。
實驗電路連接圖如圖1-1（a）所示。
①連接函數發生器 H701 與 P103。
②調整激勵信號源為方波（將SW703、SW702設置于“方波”位置），調節頻率旋鈕，使f=500Hz，調節幅度旋鈕，使信號幅度為1.5V。（注意：實驗中，在調整函數發生器的輸出信號的參數時，需連接上負載后調節。）
③示波器CH1接于TP104，調整10K電位器，使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態，并將實驗數據填入表格1-1中。
④TP103為輸入信號波形的測量點，可把示波器的CH2接于TP103上，便于波形比較。
表1-1

注：描繪波形，要使三種狀態的X軸坐標（掃描時間）一致。
2、沖激響應的波形觀察
沖激信號是由階躍信號經過微分電路而得到。
實驗電路如圖1-1（b）所示。
①將信號輸入H701接于P101。（頻率與幅度不變）；
②將示波器的CH1接于TP102，觀察經微分后的響應波形（等效為沖激激勵信號）；
③連接P102與P103；
④將示波器的CH2接于TP104，調整10K電位器，使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態下；
⑤觀察TP104端三種狀態下的輸出波形，并填于1-2中。
表1-2

表中的激勵波形為在測量點TP102觀測到的波形（沖激激勵信號）。
四、實驗報告要求
1、描繪同樣時間軸階躍響應與沖激響應的輸入、輸出電壓波形時，要標明信號幅度A、周期T、方波脈寬T1以及微分電路的τ值。
2、分析實驗結果，說明電路參數變化對狀態的影響。
五、實驗設備
1、雙蹤示波器1臺
2、YUY-XH3信號與系統實驗箱1臺

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