深圳大學一階二階系統(tǒng)的幅頻特性測試實驗

1、深 圳 大 學 實 驗 報 告 課程名稱： 信號與系統(tǒng) 實驗項目名稱： 一階、二階系統(tǒng)的幅頻特性測試實驗 學院： 信息工程 專業(yè)： 通信工程 指導教師： 報告人：學號： 班級： 實驗時間： 實驗報告提交時間： 教務部制一、實驗目的與要求：1、學會利用基本的運算電路單元，搭建一些簡單的實驗系統(tǒng)。2、學會測試系統(tǒng)的頻率響應的方法。3、了解一階、二階系統(tǒng)的階躍響應特性。二、實驗儀器1、信號與系統(tǒng)實驗箱一臺（主板）。2、線性系統(tǒng)綜合設計性模塊一塊。3、20M雙蹤示波器一臺。三、實驗原理1、基本運算單元 （1）比例放大1）反相數乘器由: 則有：2）同相數乘器由： 則有：（2）積分微分器1）積分器：由：

2、則有： 2）微分器：由： 則有： （3）加法器1）反向加法器有： 2）正向加法器 由： 則有 2、N階系統(tǒng)系統(tǒng) 根據零狀態(tài)響應（起始狀態(tài)為零），則對其進行拉氏變換有：則其傳函數可表達為：3、作為一階系統(tǒng)，一般可表達為： 一階系統(tǒng)是構成復雜系統(tǒng)的基本單元，學習一階的特點有助于對一般系統(tǒng)特性的了解。本實驗提供搭建的電路為圖7-1圖7-1 一階系統(tǒng)分析其傳遞函數表示為：其中 , 則系統(tǒng)的頻響特性為： 在搭建時要進行元件的參數的合理設計，實驗中可以改變其參數，或者根據其傳遞函數，設計出其它的一階網絡系統(tǒng)。4、作為二階系統(tǒng)，其一般可表達為： 在一階系統(tǒng)的基礎上，它又多了一個系統(tǒng)極點，本實驗提供搭建的電路

3、如下圖7-2：圖7-2 二階系統(tǒng)分析其傳遞函數表示為： 其中 與標準的二階系統(tǒng)比較：則有：為無阻尼自然頻率，為二階系統(tǒng)的阻尼系數。通過改變圖7-2中的電阻，即可改變系統(tǒng)的阻尼系數。在搭建時要進行元件的參數的合理設計，實驗中可以改變其參數，或者根據其傳遞函數，設計出其它的二階階網絡系統(tǒng)。四、實驗內容：1、一階系統(tǒng)的頻響測試。（1）把線性系統(tǒng)綜合分析模塊插在主板上，用導線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標識，防止接錯，帶保護電路），并打開此模塊的電源開關。（2）推薦電路的參數如下（可以根據計算，選擇元件參數）：，。按照提供的電路和元件參數，搭建一階系統(tǒng)電路。 （3）打開函數信號發(fā)生器的電

4、源開關，使其輸出一正弦信號，頻率為Hz左右，峰峰值為5，使其輸入到搭建電路的輸入端，在保持其幅度不變的情況下，改變其輸入信號的頻率（以100 Hz一個步進），測試系統(tǒng)的幅頻特性和相頻特性。 （4）把輸入的正弦信號改成方波信號，觀察系統(tǒng)的階躍響應。2、二階系統(tǒng)的頻響測試。 （1）推薦電路參數如下（可以根據計算，選擇元件參數）：，。其中的參數可以進行選擇，可以為等(其中兩個同時改變，改變相應參數，結果將有所不同)，按照上述參數和電路搭建電路。 （2）從函數信號發(fā)生器產生一方波信號，頻率為，p-p值為5，用示波器觀察系統(tǒng)的階躍響應。五、數據記錄：1、一階系統(tǒng)的頻響測試：f/HZ10020030040

5、0500600700Vpp1(v)4.964.964.964.964.964.964.96Vpp24.16V2.96v2.40v1.84v1.68v1.44v1.28vx5.20ms3.00ms2.12ms1.72ms1.34ms1.12ms1.02ms f/HZ8009001k1.2k1.4k1.6k1.8kVpp1(v)4.964.964.964.964.964.964.96Vpp21.04v960mv880mv688mv600mv536mv480mvx880us760us660us584us528us464us408us f/HZ2k3k4k5k6k7k8kVpp1(v)4.964.96

6、4.964.964.964.964.96Vpp2416mv284mv210mv178mv148mv128mv116mvx360us232us180us144us124us106us91.2us f/HZ9k10kVpp1(v)4.964.96Vpp2104mv92mvx80.8us73.6us2、二階系統(tǒng)的頻響測試： Rr=2K f/HZ1005001k1.5k2k2.5k3kVpp1(v)5555555Vpp24.96v4.96v5.77v4.96v3.45v2.42v1.58vx10.0ms2.12ms1.15ms832us666us562us468us f/HZ3.5k4k4.5k5k5

7、.5k6K6.5kVpp1(v)5555555Vpp21.18v882mv700mv562mv468mv386mv338mvx410us110us98us92us86us78us76us f/HZ7K7.5k8K8.5k9k9.5k10kVpp1(v)5555555Vpp2280mv248mv246mv200mv186mv162mv146mvx72µs64µs62µs58us52us48us46µs 六、數據分析1、一階系統(tǒng)的頻響測試。1）輸入為方波信號的階躍響應2）輸入為正弦信號是的幅頻特性、相頻特性一階系統(tǒng)相頻特性一階系統(tǒng)幅頻特性2、二階系統(tǒng)的頻響測試。 二階系統(tǒng)相頻特性二階系統(tǒng)幅頻特性六、實驗結論：1、在一階系統(tǒng)的頻響測試中，其幅頻特性是隨著頻率的增加，其輸出幅度先迅速下降，緩慢下降，最后趨向于零；其相頻特性是隨著頻率的增加，其輸出信號與原信號的相位差先迅速下降，再緩慢下降，最后趨向于75度；2、在二階系統(tǒng)的頻響測試中，其幅頻特性是隨著頻率的增加，其輸出幅度先從6V緩慢下降，最后趨向于零；其相頻特性是隨著頻率的增加，其輸出信號與原信號的相位差先線性增長，再緩慢增加，最后趨向于160度；3、一階系統(tǒng)的輸入信號為正弦波，其階躍響應輸出信號為正弦波；4、二階系統(tǒng)的輸入信號為方波，其階躍響應輸出信號隨輸入信號頻率不同而不同，當頻率低