二階網(wǎng)絡(luò)特性測量

1、掌握二階網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成方法。

2、掌握二階網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)響應(yīng)特性。

3、了解二階網(wǎng)絡(luò)波特圖的測量方法。

二、實驗儀器

1、信號與系統(tǒng)實驗箱一臺。

2、40MHz示波器一臺。

三、實驗原理

在電路系統(tǒng)中，二階系統(tǒng)是一階系統(tǒng)的擴展，與一階系統(tǒng)一樣是構(gòu)成復(fù)雜系統(tǒng)基本單元。一般二階系統(tǒng)的構(gòu)成電路如下圖：

圖8－1? 二階系統(tǒng)

二階系統(tǒng)的傳輸函數(shù)一般可以寫成：

在二階系統(tǒng)中ξ為二階系統(tǒng)的阻尼系統(tǒng)，當(dāng)0＜ξ＜1時系統(tǒng)處于欠阻尼振蕩，其單位沖激響應(yīng)是一個振蕩的過程。當(dāng)ξ＞1時系統(tǒng)處于過阻尼振蕩，其單位沖激響應(yīng)是一個衰減過程。當(dāng)ξ＝1時系統(tǒng)處于臨界阻尼狀態(tài)。

???? 二階網(wǎng)絡(luò)在不同阻尼狀態(tài)下的單位沖激響應(yīng)與單位階躍響應(yīng)曲線如下圖所示：

二階系統(tǒng)的波特圖如下圖：

實驗電路如下圖所示：

圖8－4? 二階網(wǎng)絡(luò)實驗電路

其電路元件取值為：L=150uH,R=10K,C=0.01uF

四、實驗步驟

1、二階網(wǎng)絡(luò)波特圖的測量

（1）??? 首先用函數(shù)信號發(fā)生器模塊產(chǎn)生一正弦信號（通過跳線K302選擇 “正弦波”），輸出信號幅度為2V。加入到此模塊的插孔“輸入1”端。

（2）??? 用示波器測量“輸出1”，測量二階網(wǎng)絡(luò)的輸出信號Y(t)。

（3）??? 然后不斷增加信號源的輸出頻率（調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器模塊中的W301，最好以1KHz一個步進(jìn)），并保持其輸出幅度不變，測量相應(yīng)頻點，并記錄下輸出信號的幅度、輸出信號與輸入信號的相位差。以頻率與輸出幅度（可換算成相對0點的相對電平值，單位為dB）為變量畫出一曲線，同時以將頻率與輸出輸入信號相位差為變量畫出一曲線。這兩條曲線即為二階網(wǎng)絡(luò)的波特圖。

2、二階網(wǎng)絡(luò)單位階躍響應(yīng)測量：通過常用信號分類與觀察模塊選擇“方波”鍵，將方波信號加入到“二階網(wǎng)絡(luò)”模塊的“輸入1”端。用示波器測量二階網(wǎng)絡(luò)的單位了階躍響應(yīng)。

4、? 改換不同的元件（上述的操作中，對“輸入1”、“輸出1”操作改成對“輸入2”“輸出2”的操作），這時可以改變二階網(wǎng)絡(luò)的阻尼系數(shù)（調(diào)節(jié)電位器W401），重復(fù)上述實驗。

一、 實驗報告要求

?1、繪制所觀察的各種頻率響應(yīng)的曲線和波特圖曲線。