二階網(wǎng)絡函數(shù)模擬實驗報告

1、本文格式為word版，下載可任意編輯二階網(wǎng)絡函數(shù)模擬實驗報告 二階網(wǎng)絡函數(shù)模擬 試驗報告 一、試驗目的 1、了解二階網(wǎng)絡函數(shù)的電路模型。 2、討論系統(tǒng)參數(shù)變化對響應的影響。 3、用基本運算器模擬系統(tǒng)的微分方程和傳遞函數(shù)。 二、 試驗儀器 1、信號與系統(tǒng)試驗箱 tkssc 型。 2、雙蹤示波器。 三、試驗原理 1、微分方程的一般形式為： x y a y a ynnn= + + +- 0) 1 (1) (l l 其中 x 為激勵，y 為響應。模擬系統(tǒng)微分方程的規(guī)章是將微分方程輸出函數(shù)的最高階導數(shù)保留在等式左邊。把其余各項一起移到等式右邊，這個最高階導數(shù)作為第一積分器輸入，以后每經(jīng)過一個積分器，輸出

2、函數(shù)的導數(shù)就降低一階，直到輸出 y 為止、各個階數(shù)降低了的導數(shù)及輸出函數(shù)分別通過各自的比例運算器再送至第一個積分器前面的求和器與輸入函數(shù) x 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實際微分方程完全相同。圖 6-1 與圖 6-2 分別為一階微分方程的模擬框圖和二階微分方程的模擬框圖。 2、網(wǎng)絡函數(shù)的一般形式為： nn nnn nb s b sa s a s as fs ys h+ + + + += =-ll1111 0) () () ( 或寫作： ) (1) (1) 11111 0- - -=+ + + + +=s qs ps b s bs a s a as hnnnnll 則有

3、) () (1) ( ) (11s fs qs p s y-· = 令 ) () (11s fs qx-= 得 ïîïíì+ + + + = =+ + + + = =- - - - - - -nnnnxs a xs a xs a x a x s p s yxs b xs b xs b x x s q s fll2211 0122111) ( ) () ( ) ( 因而 nn xsb xs b xs b s f x- - - - - - = l2211) ( x y¢ y y¢+a 0 y = x 圖 6-1 一階系

4、統(tǒng)的模擬 x y¢ ¢ y¢ y y¢ ¢+a 1y¢+a 0 y = x 圖 6-2 二階系統(tǒng)的模擬 x xs -1 xs -2 xs -n f(s) y(s) 圖 6-3 網(wǎng)絡函數(shù)的模擬 ass s aaa 依據(jù)上式，可畫出圖 6-3 所示的模擬方框圖，圖中 s -1 表示積分器 圖 6-4 為二階網(wǎng)絡函數(shù)的模擬方框圖，由該圖求得下列三種傳遞函數(shù)，即 2 1211) () () (b s b ss hs vs vlb+ += = 低通函數(shù) 2 121) () () (b s b sss hs vs vbb+ +-= = 帶通函數(shù)

5、2 1221) () () (b s b sss hs vs vhh+ += = 高通函數(shù) 圖 6-5 為圖 6-4 的模擬電路圖。由該模擬電路得： v h v b v l v 1 x xs -2 -xs -1 圖 6-4 二階網(wǎng)絡函數(shù)的模擬 ïïïïîïïïïíì= - -÷÷øöççèæ+= - -÷÷øöççèæ+b ah

6、 l ab i bv vvrvrvr rvrvrvr r01 1 1 101 1 1 132 1 32 142 2 42 2+ r 1 =10k r 2 =10k r 32 =30k 只要適當?shù)倪x擇模擬裝置相關元件的參數(shù)，就能使模擬方程和實際系統(tǒng)的微分方程完全相同。 由方程組得 h b i lv v v v3131- + = 由圖得 ò ò- = - = dt v dt vc rvb b l41 5101 v b =-10 -4tv¢ 由圖得 ò ò- = - = dt v dt vc rvh h b42 6101 v h =-10 -4 =1

7、0 -8tv ¢ 因此 l l l h b l iv v v v v v v ¢ ¢ + ¢ + = + - =- -31031031318 4 四、試驗內容及步驟 1、寫出試驗電路的微分方程，并求解之。 2、若用 tkssc 型信號與系統(tǒng)試驗箱，則在本試驗裝置中的自由布線區(qū)， r 3 r 32 vh c 2 0.01f 10k 47k r1 v a u - 10k u 0 r 6 u- v i r 2 u + u 0 vb 10k v b u + 741 r 42 741 r 4 c 1 0.01f 47k 10k r5 u - u 0 v t =v

8、l u + 741 gnd 圖 6-5 二階網(wǎng)絡函數(shù)的模擬 設計圖 6-5 的電路。 3、將正弦波信號接入電路的輸入端，調整 r 3 、r 4 、v i ，用示波器觀看各測試點的波形并記錄之。 五 、 軟件仿真 按以下各種狀況分別仿真，得到其波形，并比較 1.當 r3=r4=40k， vi=100hz,1v 正弦波時：vh 的波形，vb 的波形，vo 的波形 2.當 r3=r4=40k, vi=100hz,2v 正弦波時：vh 的波形，vb 的波形，vo 的波形 3.當 r3=r4=40k, vi=500hz,1v 正弦波時：vh 的波形，vb 的波形，vo 的波形 1.a 當 r3=r4=40k， vi=100hz,1v 正弦波時：vh 的波形 2.a 當 r3=r4=40k, vi=100hz,2v 正弦波時：vh 的波形 3.a 當 r3=r4=40k, vi=500hz,1v 正弦波時 vh 的波形 六 、 試驗總結 通過這次課程設計，加深