信号与系统报告实验七,一阶、二阶系统的幅频特性测试实验

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 ： 信息工程学院

专业： 集成电路设计与集成系统

指导教师： 廉德亮

报告人： 张瀚元 学号：2012130166

班级： 集成1班

实验时间： 2014年6月9日

实验报告提交时间： 2013年6月 23 日

教务部制

一、实验目的 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、实验原理 1、作为一阶系统，一般可表达为： H(s)E0sE1 C0sC1 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： H(s)其中 H0 则系统的频响特性为： H0 1sTR2 ,TR2C1 R1H(j)H0 1jT 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。

2、作为二阶系统，其一般可表达为： E0s2E1sE2 H(s)2C0sC1sC2 在一阶系统的基础上，它又多了一个系统极点，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： H(s)KTT12KsT1sTT122 其中 K与标准的二阶系统比较： R1 T1R1C1 T2R2C2 Rx2n H(s)2s2ns2nKnT1T2则有： T24T1Kn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Rx，即可改变系统的阻尼系数。

三、实验设备 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。 四、实验内容 1、根据要求搭建一阶、二阶实验系统。 2、测试一阶、二阶系统的频响特性和阶跃响应。 五、实验步骤 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）：R1R210K，C1103(或104)。按照提供的电路和元件参数，搭建一阶系统电路。 （3）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1KHz左右，峰峰值为5V，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）：R1R2R2R310K，可以为Rx2K、C1103,C2473。其中Rx的参数可以进行选择，22K、33K等(其中两个Rx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200Hz，p-p值为5V，用示波器观察系统的阶跃响应。

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 ①一阶系统相频特性 ②一阶系统幅频特性

2、二阶系统的频响测试。 ①󰀀 二阶系统相频特性 ②一阶系统幅频特性

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，输出信号呈方波；当输入频率高的时候，输出信号呈三角波。

指导教师批阅意见： 成绩评定： 指导教师签字： 年 月 日 备注： 注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。

2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。