深圳大学一阶、二阶系统的幅频特性测试实验

1、.深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 信号与系统 实验项目名称： 一阶、二阶系统的幅频特性测试实验 学院： 信息工程 专业： 通信工程 指导教师： 报告人：学号： 班级： 实验时间： 实验报告提交时间： 2015.6.23 教务部制一、实验目的与要求：1、学会利用基本的运算电路单元，搭建一些简单的实验系统。2、学会测试系统的频率响应的方法。3、了解一阶、二阶系统的阶跃响应特性。二、实验仪器1、信号与系统实验箱一台（主板）。2、线性系统综合设计性模块一块。3、20M双踪示波器一台。三、实验原理1、基本运算单元 （1）比例放大1）反相数乘器由: 则有：2）同相数乘器由： 则有：（2）积分微

2、分器1）积分器：由： 则有： 2）微分器：由： 则有： （3）加法器1）反向加法器有： 2）正向加法器 由： 则有 2、N阶系统系统 根据零状态响应（起始状态为零），则对其进行拉氏变换有：则其传函数可表达为：3、作为一阶系统，一般可表达为： 一阶系统是构成复杂系统的基本单元，学习一阶的特点有助于对一般系统特性的了解。本实验提供搭建的电路为图7-1图7-1 一阶系统分析其传递函数表示为：其中 , 则系统的频响特性为： 在搭建时要进行元件的参数的合理设计，实验中可以改变其参数，或者根据其传递函数，设计出其它的一阶网络系统。4、作为二阶系统，其一般可表达为： 在一阶系统的基础上，它又多了一个系统极点

3、，本实验提供搭建的电路如下图7-2：图7-2 二阶系统分析其传递函数表示为： 其中 与标准的二阶系统比较：则有：为无阻尼自然频率，为二阶系统的阻尼系数。通过改变图7-2中的电阻，即可改变系统的阻尼系数。在搭建时要进行元件的参数的合理设计，实验中可以改变其参数，或者根据其传递函数，设计出其它的二阶阶网络系统。四、实验内容：1、一阶系统的频响测试。（1）把线性系统综合分析模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源（看清标识，防止接错，带保护电路），并打开此模块的电源开关。（2）推荐电路的参数如下（可以根据计算，选择元件参数）：，。按照提供的电路和元件参数，搭建一阶系统电路。 （3）

4、打开函数信号发生器的电源开关，使其输出一正弦信号，频率为Hz左右，峰峰值为5，使其输入到搭建电路的输入端，在保持其幅度不变的情况下，改变其输入信号的频率（以100 Hz一个步进），测试系统的幅频特性和相频特性。 （4）把输入的正弦信号改成方波信号，观察系统的阶跃响应。2、二阶系统的频响测试。 （1）推荐电路参数如下（可以根据计算，选择元件参数）：，。其中的参数可以进行选择，可以为等(其中两个同时改变，改变相应参数，结果将有所不同)，按照上述参数和电路搭建电路。 （2）从函数信号发生器产生一方波信号，频率为，p-p值为5，用示波器观察系统的阶跃响应。五、数据记录：1、一阶系统的频响测试：f/HZ

5、100200300400500600700Vpp1(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

6、(v)4.964.964.964.964.964.964.96Vpp2416mv284mv210mv178mv148mv128mv116mvx360us232us180us144us124us106us91.2us f/HZ9k10kVpp1(v)4.964.96Vpp2104mv92mvx80.8us73.6us2、二阶系统的频响测试： Rr=2K f/HZ1005001k1.5k2k2.5k3kVpp1(v)5555555Vpp24.96v4.96v5.77v4.96v3.45v2.42v1.58vx10.0ms2.12ms1.15ms832us666us562us468us f/HZ3.

7、5k4k4.5k5k5.5k6K6.5kVpp1(v)5555555Vpp21.18v882mv700mv562mv468mv386mv338mvx410us110us98us92us86us78us76us f/HZ7K7.5k8K8.5k9k9.5k10kVpp1(v)5555555Vpp2280mv248mv246mv200mv186mv162mv146mvx72s64s62s58us52us48us46s 六、数据分析1、一阶系统的频响测试。1）输入为方波信号的阶跃响应2）输入为正弦信号是的幅频特性、相频特性一阶系统相频特性一阶系统幅频特性2、二阶系统的频响测试。二阶系统相频特性二阶系统幅频特性六、实验结论：1、在一阶系统的频响测试中，其幅频特性是随着频率的增加，其输出幅度先迅速下降，缓慢下降，最后趋向于零；其相频特性是随着频率的增加，其输出信号与原信号的相位差先迅速下降，再缓慢下降，最后趋向于75度；2、在二阶系统的频响测试中，其幅频特性是随着频率的增加，其输出幅度先从6V缓慢下降，最后趋向于零；其相频特性是随着频率的增加，其输出信号与原信号的相位差先线性增长，再缓慢增加，最后趋向于160度；3、一阶系统的输入信号为正弦波，其阶跃响应输出信号为正弦波；4、二阶系统的输入信号为方波，其阶跃响应输出信号随输入信号频率不同而不同，当频率低的时候