二阶网络特性测量

二阶网络特性测量

一、实验目的

1、掌握二阶网络的构成方法。

2、掌握二阶网络的系统响应特性。

3、了解二阶网络波特图的测量方法。

二、实验仪器

1、信号与系统实验箱一台。

2、40MHz示波器一台。

三、实验原理

在电路系统中，二阶系统是一阶系统的扩展，与一阶系统一样是构成复杂系统基本单元。一般二阶系统的构成电路如下图：

图8－1  二阶系统

二阶系统的传输函数一般可以写成：

在二阶系统中ξ为二阶系统的阻尼系统，当0＜ξ＜1时系统处于欠阻尼振荡，其单位冲激响应是一个振荡的过程。当ξ＞1时系统处于过阻尼振荡，其单位冲激响应是一个衰减过程。当ξ＝1时系统处于临界阻尼状态。

     二阶网络在不同阻尼状态下的单位冲激响应与单位阶跃响应曲线如下图所示：

二阶系统的波特图如下图：

实验电路如下图所示：

图8－4  二阶网络实验电路

其电路元件取值为：L=150uH,R=10K,C=0.01uF

四、实验步骤

1、二阶网络波特图的测量

（1）    首先用函数信号发生器模块产生一正弦信号（通过跳线K302选择 “正弦波”），输出信号幅度为2V。加入到此模块的插孔“输入1”端。

（2）    用示波器测量“输出1”，测量二阶网络的输出信号Y(t)。

（3）    然后不断增加信号源的输出频率（调节函数信号发生器模块中的W301，最好以1KHz一个步进），并保持其输出幅度不变，测量相应频点，并记录下输出信号的幅度、输出信号与输入信号的相位差。以频率与输出幅度（可换算成相对0点的相对电平值，单位为dB）为变量画出一曲线，同时以将频率与输出输入信号相位差为变量画出一曲线。这两条曲线即为二阶网络的波特图。

2、二阶网络单位阶跃响应测量：通过常用信号分类与观察模块选择“方波”键，将方波信号加入到“二阶网络”模块的“输入1”端。用示波器测量二阶网络的单位了阶跃响应。

4、  改换不同的元件（上述的操作中，对“输入1”、“输出1”操作改成对“输入2”“输出2”的操作），这时可以改变二阶网络的阻尼系数（调节电位器W401），重复上述实验。

一、 实验报告要求

 1、绘制所观察的各种频率响应的曲线和波特图曲线。