1、 實驗一 階躍響應與沖激響應一、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11所示為RLC串聯電路的階躍響應與沖激響應，其響應有以下三種狀態：1. 當電阻時，稱過阻尼狀態；2. 當電阻時，稱臨界狀態；3. 當電阻時，稱欠阻尼狀態。 (a) 微分電路 (b) RLC被測電路圖1-1 實驗電路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，實驗用中用周期方波代替階躍信號。而用周期方波通過微分電路后得到的尖頂脈沖

2、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2.0V有效值，頻率為500Hz。1）根據圖1-1所示，將信號發生器輸出端與RLC串聯電路的輸入端連接，如圖1-2所示。注意：考慮實際電路中內阻的影響，在信號發生器一端接入一電阻。2）示波器A通道接于RLC電路的輸入端，通過示波器觀察調整激勵信號為周期方波，如圖1-2所示。注意：在調整信號發生器的輸出參數時，應當連接上負載后，通過示波器觀察RLC電路的輸入端滿足激勵的要求進行調節。3） 將示波器B通道接于RLC電路的輸出端，如圖1-2所示。4） 由得，=632。即當時為臨界狀態；時為欠阻尼狀態；時為過阻尼狀態。

3、調整R1的參數值為欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態，并通過示波器的輸出端分別觀察電路工作于三個狀態時所對應輸出波形，并將對應的實驗數據填入表格1-1中。注意：每一次元件參數調整后，都需要重新仿真開關。圖1-2 階躍響應仿真測量電路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。方波信號的頻率與幅度不變，得到等效為沖激激勵信號。實驗電路如圖1-1所示。1）將信號發生器輸出端與微分電路輸入端連接。如圖1-3所示。注意：考慮實際電路中內阻的影響，在信號發生器一端接入一電阻。2）將示波器A通道接于RLC電路的輸入端，通過示波器觀察調整激勵信號為周期沖激信號，如圖1-3所示。注意：在調整信號

4、發生器的輸出參數時，應當連接上負載后，通過示波器觀察RLC電路的輸入端滿足激勵的要求進行調節。3）將示波器B通道接于RLC電路的輸出端，如圖1-3所示。4）根據調整R1的參數值，使電路分別工作于欠阻尼、臨界和過阻尼三種狀態，通過觀察示波器的輸出波形并將對應的實驗波形填入表格1-2中。圖1-3 沖激響應仿真測量電路表1-1狀 態參數測量欠 阻 尼 狀 態臨 界 狀 態過 阻 尼 狀 態參數測量< 532 歐 =85歐= 0.068 毫秒= 0.109 毫秒= 0.314 毫秒=28%= 532 歐= 300.236 毫秒注：實際實驗中需要考慮電源內阻的影響> 532 歐=2000歐=

5、 1.000 毫秒RLC電路輸出波形觀察注：描繪波形要使三種狀態的X軸坐標（掃描時間）一致；各個測量參數的含義見附錄中的說明。表1-2欠阻尼狀態臨界狀態過阻尼狀態RLC電路輸入激勵波形RLC電路輸出響應波形測試條件應對應表1-1的條件。實驗數據1.階躍響應（1）欠阻尼狀態 （2）臨界狀態 （3）過阻尼狀態 2. 沖激響應（1） 欠阻尼狀態 （2）臨界狀態 （3）過阻尼狀態 注意：在調節沖激響應的臨界狀態時，應先在階躍響應的電路中調節出臨界狀態，保持電阻不變，改變輸出端和輸入端接線柱。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

6、T1以及微分電路的值。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. 計算機 1臺2. Multisim軟件 1套3. 虛擬信號發生器 1臺4. 虛擬雙通道示波器 1臺六、思考題在沖激響應測量中，直接用虛擬信號發生器代替圖1-3中由微分電路產生的沖激時，應該如何設置虛擬信號發生器？調節信號發生器，使其發出脈沖信號，占空比足夠小。7. 實驗總結1.通過這次試驗，學會了使用示波器測量波形的參數和對實驗箱的使用。2.RLC串聯電路階躍響應和沖激響應分別有三種狀態，當時為過阻尼狀態，當時為臨界狀態，當時為欠阻尼狀態。（注意：在調節R的參數時，應考慮電源內阻的影響）心得體會：這是第一次做信號實驗，老師要求仿真并驗收，所以非常認真的對這次實驗進行了仿真練習，在驗收也得到了老師的認可，在做實驗時也很快的完成了實驗，認識到在實驗前做仿真是非常有必要的。附錄：階躍響應的動態