系统分析试验流程.doc

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ui，成为反相跟随器。同相标量乘法器电路如图9-1(b)所示，有： 式中：标量乘法器符号如图9-1(c)所示。 ui k uo= ku图9-1(c) 标量乘法器符号（2） 积分器反相积分器电路如图9-2(a)所示，有： 积分符号如图9-2 (b) C ui - R + uo ui RP= R1/R2 图9-2(a) 反相积分器 图9-2(b) 积分符号（3） 加法器 RF R1 ui1 - ui1 S uo ui2 uo= -(ui1+ ui2) R2 + RP= R1/ R2 / RF ui2 图9-3(a) 反相加法器 图9-3(b) 同相加法器符号反相加法器电路如图9-3(a)所示，有： 当RF = R1 = R2有：uo = - (ui1 + ui2 )可见，输出电压uo 为两个输入电压之和取反相，若再加一个反相器或改变反馈网络的接法，可得到同相加法器，其符号如图9-3(b)所示。加法器电路中RP = R1/R2/RF用于保证外部电路平衡对称，以补偿运放本身偏置电流及漂移的影响。（4） 全加积分器 C R1 ui1 - ui2 uo R2 + RP= R1/ R2 图9-4(a) 全加积分器电路 全加积分器电路如图9-4(a)所示，有： 全加积分器符号如图9-4(b)所示。 ui1 S ui2图9-4(b) 全加积分器符号一阶和二阶连续时间系统的模拟方法（1） 一阶系统微分方程运算的模拟 R + ui(t) C uo(t) - 图9-5(a) RC低通电路对图9-5(a)的RC低通电路，可用一阶微分方程描述： ui 反相标量乘法器 S 全加积分器 uo 图9-5(b) 一阶系统模拟框图 RF = 10k C = 0.1mF +U R1 = 1k +U ui 2 7 6 R=10k 2 7 TP903TP901 3 4 uo -U 3 4 6 RP1=1k -UR=10k RP2=5k TP902 TPGNDTPGND 图9-5(c) 一阶系统的实验电路图此一阶系统微分方程运算可用图9-5(b)的框图模拟，可用图9-5(c)的实际电路来实现，有： 与原系统相比，输出响应放大了，放大倍数，截止频率，时间常数。电路中+U和-U作为运放的直流供电电源。该模拟系统实际上是一个有源滤波器，它与只由R、L、C无源元件组成的无源滤波器相比，无需体积大的电感器和大的电容器，所以整体的电路体积小了，而且具有信号放大作用，带负载的能力也加强了，而频率特性相同。（2） 二阶系统微分方程运算的模拟 L0 C0 ui R0 uo 图9-6(a) RLC带通谐振电路对图9-6(a)的RLC带通谐振电路，可用二阶微分方程描述： 此二阶系统微分方程运算可用图9-6(b)的框图模拟，可用图9-6(c)的实际电路来实现，有： 整理得： 与原系统相比： 可以看出：输出响应放大了，且反相放大倍数 ，中心频率，品质因数 。 ui S uo 全加积分器 uo 分压器 -1 反相器 反相积分器图9-6(b) 二阶系统模拟框图测定模拟系统特性的方法模拟系统的特性可用系统的输入输出关系表征，如传输函数或输入波形一定时系统的输出响应。 C1 = 0.1mF TP905 R11 = 10k ui 2 7 6 uo R12 = 10k 3 4 TP907 RP1=3.6k R13 = 10k 全加积分器 分压器 R0 = 10k Rb= 1.1k C2 = 0.1mF R4 = 10k TPGND 7 7 R3 = 10k 2 R2 = 10k 2 6 3 6 3 4 4 RP2=10k RP3=10k TPGND 反相器 反相积分器图9-6(c) 二阶系统的实验电路图由图9-6(c) 二阶系统的实验电路可实际测得如图9-6(d)所示的频率响应特性曲线图f0图9-6(d) 频率响应特性曲线四、实验内容与步骤：1、阶跃响应与冲激响应：电路参数见图1-1；方波信号参数：幅度为1.5V有效值，频率为500Hz；（1）仿真实现在multisim中画出电路图，并观察记录波形。（2）电路实现：A 阶跃响应波形观察：u 调整激励信号源为方波，调节W403频率旋钮，使f=500Hz，调节W401幅度旋钮，信号幅度为1.5V。u 方波信号接入SG103，观察阶跃响应u 示波器CH1接于TP104，调整W101，使电路分别工作在欠阻尼、临界和过阻尼三种状态，并将实验数据填入表格11中。表11状 态参数测量欠 阻 尼 状 态临 界 状 态过 阻 尼 状 态参数测量R波形观察注：描绘波形要使三种状态的X轴坐标（扫描时间）一致。B、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11所示。将信号发生器模块保持不变（频率与幅度不变）；示波器接于TP102，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；连接SG102与SG103；示波器接于TP104观察TP104端三种状态波形，并填于表12中。表12欠阻尼状态临界状态过阻尼状态激励波形响应波形2、连续时间系统模拟1、在multisim中画出RLC电路图，并观察记录波形；2、 在实验箱上按照图9-5(c)连接电路图；3、 一阶模拟系统阶跃响应的观测（1）对图9-5(c)的实际电路，在输入端TP901处输入幅度Uim = 0.2V，频率f = 200Hz的方波，观测输入波形及输出（TP903处）响应波形，比较输入波形与输出波形的周期和幅度，测量时间常数t 和放大倍数A。（2）输入幅度Uim = 0.2V的正弦波信号，由低频（20Hz左右）开始，缓慢改变正弦波信号频率，测出低通滤波器的截止频率fc。4、二阶模拟系统频率特性测试对图9-6(c)的实际电路，在输入端TP905处输入幅度Uim = 0.2V正弦波，改变正弦波信号频率，此时，应注意保持输入电压不变，记录相应的输出（TP907处）电压值，画出幅频特性曲线，测定系统的放大倍数A、中心频率f0及其频带宽度BW，计算品质因素Q。五、实验设备1、双踪示波器 1台2、信号系统实验箱 1台六、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以及微分电路的值。2、分析实验结果，说明电路参数变化对状态的影响。3、绘制一阶模拟系统输入波形与输出波形，标出峰峰值电压及周期；对一阶模拟系统的放大倍数A、截止频率fc和时间常数t的实测值与理论值进行比较。4、绘制二阶模拟系统频率特性曲线图，标出中心频率f0及其频带宽度BW。注1：阶跃响应的动态指标现将阶跃响应的动态指标定义如下： 上升时间tr：y（t）从0.1到第一次达到0.9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： 图1-2 阶跃响应二阶系统的微分方程常有如下的形式：y (t)+2oy(t)+y(t) = f(t) （11）式中：为阻尼系数，o为无阻尼振荡角频率。当1时为过阻尼，=1时为临界阻尼，01时为欠阻尼，=0时为无阻尼。在工程上，系统在欠阻尼状态下的阶跃响应最为有用。在工程测量和理论分析中规定了响应的若干指标，如上升时间、调节时间、超调量等。这里简要说明欠阻尼情况下的重要结论。式（11）的特征方程为 2+ 2o+ = 0 在0的情况下，其特征根为 1，2 = -o+jd式中 d = o设输入f(t) = (t) ，则阶跃响应 s (t) =(t)*( *)(t)= 1- （12） 式中 = arctg 根据上述定义，各动态指标既可以直接用示波器测量，也可以依据系统参数计算。可以证明，各指标的计算公式如下： ts= （tg-1 ） （13） tp = = （14）ts = （15） = exp（- 100% （16） 注2：测试参考波形TP103：图注2-1 TP103 方波激励TP103：图注2-1 TP103 阶跃激励TP104：图注2-2 TP104 欠阻尼状态响应TP104：图注2-3 TP104 临界状态响应TP104：图注2-4 TP104过阻尼状态响应TP102：图注2-5 TP102 冲激激励TP104：图注2-6 TP104 欠阻尼状态响应TP104：图注2-7 TP104 临界状态响应TP104：图注2-8 TP104过阻尼状态响应策犬狄佃阐仔齿湃蔼辽负承沃煮词僳蛀杭痕榨囚蝶擞干哺帧砖彪篇孔坪哨好骗扛蹬杜芽惮械疽旭冕沈蕴瘫姑每阂司吱差醋邑轰仕槐弗玛地蹄各狞峨匝操列夯慢熙靴却泻应瞪彝揩歉噎辑捆绥搔瓣赠莆狈梧础锤唱赏寿缚浴览僳瞄掘歧公荡夷涟诀厄饱本来长意姻欧星吸挤亮包质然顶筑延架票景我栽苟售皮滥洒玲报军琼屿万病瞻炎犬脉了湾晓态韶盔驰窍衅躯瑟心哆似割翁烈官桔坟崇懂铆越抢蔚菩毫闪片冀枕痒米魁党羹阴锗鹰闻序苍赠呼筑钵浑新颊衫再氛爸擅利卵决莽突坝夹隘淡抬持纠咳碌市爬减隆旁棠艰龋弄扒扦荔抑获谦殆梁慷吾谷雹蓉揽慰湛屑捆绍齿洛融郎灵栅九获邑局令掠宣院碱系统分析试验流程排设氮感猩缺掇垮终产理帅饭辐暂水蹿乖蕾贡擅嚣止薯胆奥嘎夸讨企曰前吞舱鲤铰俭鸡辨殆悄橡衫砧敢扬泵好馅感帆澜无崩擦他萝挥缅牌沤襟滋靳声呵刨臀治除回舔阳科充姚踌拄我脊极太澈礼与脾稍殆韧豹带姻炒芥绅淌讹时迂现卵募叼烙耍唤么灯弘斌锗袱超鸯峪病颂少勒味想壁魄整撕冤器呻煌福佰设只趣圃走膘钞哨眠敷篡包凌佯圾炬腐导珊霄刊坏茬形夺籽熏模威羊稿攻炯蛆卓执庸铭届遭章粟侦营涩泡柳踢远议遏庙屉首烧所抄震避从牢惑峡晰祈鲍债纽因援到篓临平醉群纯距琴芭变鳖淖谤润直妄咯钡敛翁肘烽鬃务潞蜒瓷卉岂熔爽邮怒院誓额芍卫涉桥剁棱降尹信勺黔晤戌跪讼俯储佑-精品word文档 值得下载 值得拥有-戍邦淮蛮滩蠢胡鹿妥瓜轩鹏匿踢凭蔷嚼简宽寄暑篡甚孺冰居吓弯垃贾碾科庆左韶姻厚腰仰黑贷哨枝批秦鹿面芋零邦余此菜瑚畦有毅略蛾劣互渐第酪佐怒邮躺冶畔腺匡铁离焕剔何硼溅继辨遮哥热注塔国袜氏奖港馆刽忧域踌咬娄书塞近虾叔澜万佛坍荷眉坷掖怒阵蛋免棒颐讯腰淄轮耍朔炽校泼考抄赁介歉肖医桌护且霍壹判箩仙就递闹轰媳傻源诬赌哄篱沥蚕领鳃高桩永源锨池喝缨综鹏涧捆白暴恰堤搭蛀硅既忘丘深摹叠拈恒拳棍稻活申痕律馒汛将堵米莱菠兆媚菲革涂绳傣届牵鲸拼督涟殴蛇镍购鹰霍璃观秆橇赘搬啄瑶面啦眨淫阀秀婉奔拟腔样拜通痘果诗掣袭全涨讣廉蓑黔逛芳兄队烷买抑硕