冲激响应与阶跃响应实验报告

实验2冲激响应与阶跃响应一、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2-1（a）为阶跃响应电路连接示意图；图2-1（b）为冲激响应电路连接示意图。图2-1(a)阶跃响应电路连接示意图图2-1(b)冲激响应电路连接示意图其响应有以下三种状态：（1）当电阻R＞2LC时，称过阻尼状态；（2）当电阻R=2LC时，称临界状态；（3）当电阻R＜2LC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tr：y(t)从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。峰值时间tp：y(t)从0上升到ymax所需的时间。调节时间ts：y(t)的振荡包络线进入到稳态值的5%误差范围所需的时间。最大超调量δ：100%yy)(ymaxδp图2-1(c)冲激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μ信号源P912W902L1C2C1R11KΩ1TP91310KΩ10mH1TP906产生冲激信号方波信号10KΩ信号源C2P914L1W9021TP90610mHP915μ方波信号数。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，频率为500Hz。实验电路连接图如图2-1（a）所示。①连接P04与P914。②调节信号源，使P04输出f=500Hz，占空比为50%的脉冲信号，幅度调节为；（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）③示波器CH1接于TP906，调整W902，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2-1中。表2-1状态参数测量欠阻尼状态临界状态过阻尼状态参数测量Rtr=ts=δ=R=tr=R波形观察1.欠阻尼状态2.临界状态3，过阻尼状态注：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。激励信号为方波，其幅度为，频率为2K。实验电路如图2-1（b）所示。①连接P04与P912；②将示波器的CH1接于TP913，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；③连接P913与P914；④将示波器的CH2接于TP906，调整W902,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态；⑤观察TP906端三种状态波形，并填于表2-2中。表2-2欠阻尼状态临界状态过阻尼状态激励波形响应波形1.欠阻尼状态2.临界状态3.过阻尼状态表中的激励波形为在测量点TP913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