信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)-資料下載頁(yè)
2025-05-03 18:43本頁(yè)面
【正文】 t)的狀態(tài)軌跡（相軌跡）。 信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)四、實(shí)驗(yàn)步驟 ? 1. 按電路圖組建一個(gè)二階無(wú)源網(wǎng)絡(luò)，把 “ 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ” 的輸出端與電路的輸入端相連，當(dāng) “ 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ” 輸出一個(gè)低頻的方波信號(hào)時(shí)（信號(hào)頻率宜選擇 4HZ）， 將電路輸出的 Va端接虛擬示波器的 A1通道，電路輸出的 Vb端接虛擬示波器的 A2通道，即可通過(guò)虛擬示波器觀測(cè)二階無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)（相）軌跡。? 2. 改變電路中電位器 Rw的阻值，觀察狀態(tài)變量iL(t)與 uc(t)分別在欠阻尼和過(guò)阻尼兩種情況時(shí)的波形與狀態(tài)軌跡（李沙育圖形）。? 注意：觀察二階無(wú)源網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)軌跡時(shí)，虛擬示波器的采樣率選擇 5MHZ或 10MHZ。信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 3. 按照電路圖組建一個(gè)典型的二階有源網(wǎng)絡(luò)，把 “ 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ” 的輸出端與電路的輸入端相連，當(dāng) “函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ” 輸出一個(gè)低頻的方波信號(hào)時(shí)（信號(hào)頻率可選擇 4HZ）， 調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的可調(diào)電位器，使輸出電壓幅值為 1V， 將虛擬示波器的兩個(gè)通道分別接至電路圖中 與 兩點(diǎn)，就可通過(guò)虛擬示波器觀測(cè)二階有源網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)軌跡。? 4. 組建二階有源網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可選擇實(shí)驗(yàn)箱中通用電路二，三單元的第 4， 6， 2， 3號(hào)運(yùn)算放大器；觀察狀態(tài)變量 iL(t)與 uc(t)的欠阻尼波形與狀態(tài)軌跡時(shí)，電路中的 Rx接實(shí)驗(yàn)箱中的 47K可調(diào)變阻器；觀察狀態(tài)變量iL(t)與 uc(t) 的過(guò)阻尼波形或狀態(tài)軌跡時(shí)，電路中的Rx接實(shí)驗(yàn)箱中的 100K可調(diào)變阻器。? 注意：觀察二階有源網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)軌跡時(shí)，虛擬示波器的采樣率選擇 1KHZ。 信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)五、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求 ? 采用集中授課形式 信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)六、實(shí)驗(yàn)設(shè)備? 1. TKSSD型 信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái) ? 2. 虛擬示波器 1臺(tái) 信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)七、實(shí)驗(yàn)思考題? 1. 阻尼比 ξ 與什么元件參數(shù)有關(guān)？試聯(lián)系無(wú)源與有源實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行分析說(shuō)明。2. 阻尼比 ξ 與超調(diào)量有什么關(guān)系？如何選取 ξ 值？信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告? 1. 如實(shí)繪制實(shí)驗(yàn)觀察到的各種 iL(t)、uc(t)曲線與 iL(t)— uc(t)狀態(tài)軌跡，并予分析。? 2. 由各種 iL(t)、 uc(t)曲線曲線，確定相應(yīng)的超調(diào)量與穩(wěn)態(tài)誤差。信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)七 二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬實(shí)現(xiàn) ? 實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 2? 實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：綜合 ? 實(shí)驗(yàn)要求：限選 信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 了解二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的電路模型。? 2. 研究網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的變化對(duì)其輸出響應(yīng)的影響。? 3. 用基本運(yùn)算器模擬系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)。信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)二、實(shí)驗(yàn)原理? 1. 微分方程的一般形式為：? y(n)+an1y(n1)+……+a 0y=x? 其中 x為激勵(lì)信號(hào)， y為系統(tǒng)的輸出。模擬系統(tǒng)微分方程的解題規(guī)則是將微分方程輸出函數(shù)的最高階導(dǎo)數(shù)保留在等式的左邊，把其余各項(xiàng)均移到等式的右邊，這個(gè)最高階導(dǎo)數(shù)作為第一個(gè)積分器的輸入，以后每經(jīng)過(guò)一個(gè)積分器，輸出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)就降低一階，直到輸出為止。 y和它的相關(guān)階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)分別通過(guò)各自的比例運(yùn)算器后送至第一個(gè)積分器前面的求和器，并與輸入函數(shù)相加，則該模擬裝置的輸入和輸出所表征的方程與被模擬的微分方程完全相同。圖 71和 72分別為一階微分方程的模擬解框圖和二階微分方程的模擬解框圖。 信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 圖 71一階微分方程的模擬解框圖 ? 圖 72二階微分方程的模擬解框圖? 2. 網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的一般形式為：信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)或?qū)懽鳎? 則有 令 得 F(S)=Q(S1)X=X+b1XS1+…+ bnXS1? Y(S） =P(S1)X=a0X+a1XS1+…+ anXSn? 因而 ? X＝ F（ s） b1XS1… bnXS1信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)根據(jù)上式，可畫(huà)出圖 73所示的模擬方框圖，圖中 S1表示積分器，? ? ? ? ? 圖 73 微分方程的模擬方框圖信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 圖 74為二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬解框圖。? 圖 74 二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬解框圖信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 由該圖求得下列三種傳遞函數(shù)，即? ? 低通函數(shù)? ? 帶通函數(shù)? ? 高通函數(shù)信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 圖 75為二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬電路圖? ? ? ? ? ? ? 圖 75 二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬電路圖信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 由該模擬電路圖得：? R2=10K? ? R4=30K? VA＝ VB R1=10K? R3=30K ? 只要適當(dāng)?shù)剡x擇模擬裝置相關(guān)元件的參數(shù)，就能使模擬方程和實(shí)際系統(tǒng)的微分方程完全相同。 信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)? ? 信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容? 1. 根據(jù)給定的二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)連接其模擬解的方框圖。2. 推導(dǎo)圖 75中各測(cè)試點(diǎn)與輸入 Ui的傳遞函數(shù)，據(jù)此作出相應(yīng)的對(duì)數(shù)幅頻特性曲線，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)四、實(shí)驗(yàn)步驟? 1. 寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)電路的微分方程，并求解之。? 2. 用本實(shí)驗(yàn)箱中相關(guān)的電路單元，組建圖7－ 4所示的模擬電路圖（參考圖 75）。? 3. 將正弦波信號(hào)接到圖 7－ 5所示電路的輸入端，調(diào)節(jié) R3與 R4， 用示波器觀察各測(cè)試點(diǎn)的波形，并記錄之。? 4. 將方波信號(hào)接入電路的輸入端，調(diào)節(jié) R3與 R4， 用示波器觀察各測(cè)試點(diǎn)的波形，并記錄之。信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)五、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求? 以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開(kāi)放模式組織教學(xué)六、實(shí)驗(yàn)設(shè)備? 1． TKSSD型 信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱? 2．雙蹤慢掃描示波器 1臺(tái)信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告? 1. 畫(huà)出實(shí)驗(yàn)中觀察到的各種波形。對(duì)經(jīng)過(guò)基本運(yùn)算器前后各點(diǎn)波形的對(duì)比，分析參數(shù)的變化對(duì)運(yùn)算器輸出波形的影響。? 2. 繪制二階高通，帶通，低通網(wǎng)路函數(shù)的模擬電路頻率特性曲線。? 3. 歸納二階高通，帶通，低通網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬電路頻率特性曲線各自的特點(diǎn)。信號(hào)與系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)八、實(shí)驗(yàn)思考? 1. 微分方程的模擬解與數(shù)值解各有什么特點(diǎn)？? 2. 試舉例說(shuō)明高通、帶通和低通濾波器的實(shí)際應(yīng)用？
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