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1、实验二实验二 阶跃响应与冲激响应阶跃响应与冲激响应一、实验目的一、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分析方法。二、实验仪器二、实验仪器1、信号源及频率计模块 S2 1 块2、模块一 S5 1 块3、数字万用表 1 台4、双踪示波器 1 台三、实验原理三、实验原理以单位冲激信号作为激励， LTI 连续系统产生的零状态响应称为单位冲激响( ) t应，简称冲激响应，记为。冲激响应示意图如图 2-1：( )h t0t)(t(1)0t)(thLTI系统)(t)(th图 2-1 冲激响应示意图以
2、单位阶跃信号作为激励， LTI 连续系统产生的零状态响应称为单位阶跃响( )u t应，简称阶跃响应，记为 。阶跃响应示意图如图 2-2：( )g t)(tu0t0t1LTI系统)(tu)(tg)(tg图 2-2 阶跃响应示意图阶跃激励与阶跃响应的关系简单地表示为： 或者 )()(tuHtg)()(tgtu如图 2-3 所示为 RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应实验电路图，其响应有以下三种状态：1、当电阻 R2 时，称过阻尼状态；2、当电阻 R = 2 时，称临界状态； 3、当电阻 R2 时，称欠阻尼状态。图 2-3(a) 阶跃响应电路连接示意图图 2-3(b) 冲激响应电路连接示意图冲激信号
3、是阶跃信号的导数，即，所以对线性时不变电路冲tdhtg 0)()(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。四、实验内容四、实验内容1、阶跃响应实验波形观察与参数测量设激励信号为方波，频率为 500Hz。实验电路连接图如图 2-3（a）所示。 调整激励信号源为方波（即从S2 模块中的 P2 端口引出方波信号）；调节频率调节旋钮 ROL1，使频率计示数 f=500Hz。连接 S2 模块的方波信号输出端 P2 至 S5 模块中的 P12。示波器 CH1 接于 TP14，调整 W1，使电路分别工作于欠阻
4、尼、临界和过阻尼三种状态，观察各种状态下的输出波形，用万用表测量与波形对应的P12 和 P13 两点间的电阻值（测量时应断开电源），并将实验数据填入表格 2-1 中。TP12 为输入信号波形的测量点，可把示波器的CH2 接于 TP12 上，便于波形比较。1）欠阻尼状态R=0.298KR=1.216K2）临界状态R=2.23K3）过阻尼状态R=3.20KR=4.75K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 2-3（b）所示。将信号输入接于 P10。 （输入信号频率与幅度不变）；将示波器的 CH1 接于 TP
5、11，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号） ；连接 P11 与 P12。将示波器的 CH2 接于 TP14，调整 W1,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态。观察电路处于以上三种状态时激励信号与响应信号的波形，并填于表2-2 中。1）欠阻尼状态R=164.5KR=534K2）临界状态R=1.974K3）过阻尼状态R=3.36KR=4.18K表中的激励信号波形为测量点TP11 处观测到的波形（冲激激励信号）。响应信号波形为 TP14 处观察到的波形。3、理论值与实际值得比较理论值： 通过测量得电容 C=0.104uF已知 L=10mH有公式 R = 2 得 620R 实际值：592R 五、小结五、小结从该实验中，让我懂得了示波器的用法，把理论与实践结合起来，更加熟悉掌握有关信号时域的测量方法。零输入响应,没有外加激励信号的作用，只由起始状态（起始时刻系统储能）所产生的响应。 零状态响应,不考虑原始时刻系统储能的作用（起始状态等于零） ，由系统的外加激励信号产生的响应。 阶跃响应，系统在单位阶跃信号作用下的零状态响应，称为单位阶跃响应，简称阶跃响应。 冲激响应单位冲激信号作用下，系统的响应为冲激响应。
