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冲激响应实验报告
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冲激响应实验报告
篇一：
冲激响应与阶跃响应实验报告
实验2冲激响应与阶跃响应
一、实验目的
1.观察和测量RLc串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；
2.掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验原理说明
实验如图1-1所示为RLc串联电路的阶跃响应与冲激响应的电路连接图，图2-1（a）为阶跃响应电路连接示意图；图2-1（b）为冲激响应电路连接示意图。
c20.1μ
图2-1（a）阶跃响应电路连接示意图
图2-1（b）冲激响应电路连接示意图
其响应有以下三种状态：
（1）当电阻R＞2
（2）当电阻R=2（3）当电阻R＜2
L
时，称过阻尼状态；c
L
时，称临界状态；c
L
时，称欠阻尼状态。
c
c20.1μ
现将阶跃响应的动态指标定义如下：
上升时间tr：
y（t）从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。
峰值时间tp：
y（t）从0上升到ymax所需的时间。
波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
三、实验内容
1.阶跃响应波形观察与参数测量
设激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为500hz。
实验电路连接图如图2-1（a）所示。
①连接p04与p914。
②调节信号源，使p04输出f=500hz，占空比为50%的脉冲信号，幅度调节为1.5V；（注意：
实验中，在调整信号源的输出信号的参数时，需连接上负载后调节）
③示波器ch1接于Tp906，调整w902，使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态，并将实验数据填入表格2-1中。
1.欠阻尼状态
2.临界状态
3，过阻尼状态
注：
描绘波形要使三种状态的x轴坐标（扫描时间）一致。
2.冲激响应的波形观察
冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。
激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为2K。
实验电路如图2-1（b）所示。
①连接p04与p912；
②将示波器的ch1接于Tp913，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；③连接p913与p914；
④将示波器的ch2接于Tp906，调整w902,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态；
⑤观察Tp906端（:
冲激响应实验报告）三种状态波形，并填于表2-2中。
表2-2
1.欠阻尼状态
篇二：
冲击响应实验报告
冲激响应研究性实验实验报告
姓名：
学号：
摘要：
根据实验室现有的实验模块用多种方法研究冲击响应。
要求测量冲击响
应的电流和电压波形，并尽可能地逼近理论波形。
必须对实验波形进行理论解释，以证明确实产生了冲击响应。
关键词：
冲激响应；研究性实验；自主性实验；实验设计
一、实验理论及准备
获得冲激响应有以下2个方案：
1.单脉冲近似，强迫跃变
Rc电路的冲激响应可分为3个阶段：
uc（0?
）=0；t=0时由ic（0）=∞给电容电压赋初值uc（0+）；在t≥0+，由uc（0+）放电作零输入响应。
是否出现t=0时的无穷大电流为关键的判断依据。
δ（t）函数是单脉冲函数pΔ（t）的极限，即?
（t）?
limp?
（t），单脉冲函数的
?
?
0
宽度为Δ，高度为1/Δ。
电路受冲激电源Isδ（t）作用产生冲激响应。
因实验中无法得到Isδ（t），不妨用IspΔ（t）来近似。
可用按钮控制脉冲宽度Δ，实验中最小Δ可达20ms。
对于图1所示电路，利用电源给电容快速充电以模拟冲激响应信号，其中Is=10mA、R0=R=2KΩ，c=1000μF。
实验模拟冲激响应的困难是充电电流不足，故可采用两个方法提高充电电流：
一是提高电源
c
激励；二是提高充电速度。
实验表明前者不能提供无穷大电流，不能从根本上解决问题，故有限高度的单脉冲激励无法产生冲激响应；而后者可以通过减小R0使零状态响应的时间常数减小，充电速度加快，特别地当
图1强迫跃变和冲激响应电路
R0很小时，可以在极短时间内使uc完成充电，其
波形几乎垂直。
通过上述分析，实验中取R0=0，则接通电路的瞬间电路将发生强迫跃变，电容支路出现无穷大电流，在其中接入一个小电阻r以测量电流来判断。
2.冲激源的微分信号近似
由于?
（t）?
d?
（t）dt
，ε（t）为阶跃函数，故在t=0处导数不存在，也即导数
为无穷大。
可用Rc微分电路对阶跃信号进行求导得到冲激信号，再用冲激信号作为冲激激励接入Rc电路得到冲激响应。
据此原理将需要把冲激源的微分信号接入测量电路，同时又要避免两级电路之间的影响。
于是考虑使用受控源模块，利用其输入电阻高的特性以降低影响。
如图2，由前级R0输出微分波形uR0（t）作为冲激电压源，应取τ0很小，使uR0（t）波形的拖尾尽量短。
实验过程在后级电路中产生冲激响应后需要让电容c放电，因此后级电路必须采用Rc串联电路，则当μuR0（t）=0时恰好构成Rc放电回路（若采用Vccs受控源则需要Rc并联电路）。
c
对于前级Rc微分电路，可以证明在
t
?
t0
≥
0+时有
uR0（t）?
use
是激励usε（t）?
（t），
的阶跃响应（与零状态响应相同），并不是激励的导数usδ（t）。
由于uc0（t）+uR0（t）=usε（t），可以
从t=0?
开始分几个时段对uR0（t）
进行分析。
从0?
～0+，因为根据换路定则，有uc0（0+）=uc0（0?
）=0，故uR0（0+）=us，uR0（t）发生了跃变，类似于usδ（t）；从0+～τ0，由于τ0很小，uR0（t）几乎垂直下降，波形与usδ（t）近似；从τ0～3τ0，uR0（t）作负e指数衰减，与usδ（t）完全不同，但幅度很小；在t>3τ0后因uR0（t）≈0，才在形式上有
uR0（t）?
?
0
duc0（t）dt
?
?
0
dus?
（t）dt
?
?
0us?
（t）。
故就整体而言，uR0（t）的行为略与
图2采用Rc微分电路和受控源的冲激响应电路
usδ（t）近似，或可用来代替冲激电源以在后级Rc电路中产生冲激响应。
对后级Rc电路在?
uR0（t）?
?
use?
t?
（t）激励下的响应进行研究。
根据复杂激
励下一阶非齐次微分方程的求法，不难得到
uc（t）?
?
u
?
0
s
?
?
?
0
（e
?
t?
e
?
t0
）?
（t）（t?
0?
）
可见在激励从uR0（0?
）=0跃变到uR0（0+）=μus时，uc并不跃变，仍有uc（0?
）=uc（0+）=0，这与冲激响应有本质区别。
而且uc（t）还有极值，极值位置
tm?
?
?
0?
?
?
0
ln
?
?
0
。
由此可见，用幅度不大的微分信号作为冲激激励，虽然没有大电流，本
质上各响应都不属于冲激响应，仅曲线形状与冲激响应相似；但理论和实验均证实，提高微分信号幅度和适当减小τ0，各响应均朝着真正的冲激响应过渡，这正是其重要性所在，因此用本方案得到的响应来近似冲激响应是合适的。
二、实验过程及分析
1．单脉冲近似
如图连接电路，
分别取R0=1kΩ，300Ω，100Ω，10Ω，测量
R0=1KΩ
c
R0=300Ω
R0=100ΩR0=10Ω
参数：
us=5VR=2kΩc=1000Μf
简单分析可以知道，电容实际上发生了零状态响应的一部分，而非冲激响应。
由于充电时间不足截取得前部充电波形，因其斜率较大而看起来接近于冲激响应。
而当R0逐渐变小使电路的时间常数τ0变短，趋近真正的冲激响应。
当R0=0时，测得图像如下，可以认为电路中已发生了冲激响应。
us=5VR0=0Ω
在电容支路接入一个30Ω的小电阻并测量其电压来表示电流，分别在5V和3V激励下得到以下图形：
?
ch2
电电流压
?
ch1
us=5V
R0=0Ωus=3VR0=0Ω
由图可以看出，支路电流相对的非常大，图形也很贴近冲激响应理论形状。
2．冲激源微分信号近似
如图连接电路，应注意受控源输入端、输出端与示波器三者的地端连接在一起，避
c
免局部短路。
us=4VR0=R=2KΩc0=10ΜFc=1000μ
F
由于前级电路中电源us断开后电路开路，故每次接通电路后应手动为电容c0放电。
测得输入、输出回路图像如下：
从输出波形看，电容电压波形接近冲激响应，电流亦相对较大，可以认为产生了冲激响应。
输出回路信号波形
?
?
ch1：
uc（t）
ch2：
ur（t）\ic（t）
输入回路信号波形
?
?
ch1：
us（t）ch2：
uR（t）
三、实验问题与解决
实验遇到的问题以及采取的措施：
篇三：
冲激响应实验报告
信号与系统实验报告
学院：
电子信息与电气工程学院
班级:
13级电信班学号:
20XX1060104姓名:
李重阳
实验二冲激响应
一、实验目的
1.观察和测量RLc串联电路的阶跃响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响；
2.掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验原理说明
实验如图2-1所示为RLc串联电路的冲激响应的电路连接图。
图2-1冲激响应电路连接示意图
其响应有以下三种状态：
（1）当电阻R＞2
（2）当电阻R=2（3）当电阻R＜2
L
时，称过阻尼状态；c
L
时，称临界状态；c
L
时，称欠阻尼状态。
c
c20.1μ
现将阶跃响应的动态指标定义如下：
上升时间tr：
y（t）从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。
峰值时间tp：
y（t）从0上升到ymax所需的时间。
调节时间ts：
y（t）的振荡包络线进入到稳态值的?
5%误差范围所需的时间。
最大超调量δ：
δ
p?
ymax?
y（?
）
y?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
100%
1
数。
为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波代替阶跃信号。
而用周期方波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
三、实验内容
1.冲激响应的波形观察
冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。
激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为2K。
实验电路如图2-1所示。
①连接p04与p912；
②将示波器的ch1接于Tp913，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；③连接p913与p914；
④将示波器的ch2接于Tp906，调整w902,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过
阻尼三种状态；
⑤观察Tp906端三种状态波形，并填于表2-1中表2-1：
2
1.欠阻尼状态
2.临界状态
3.过阻尼状态
表中的激励波形为在测量点Tp913观测到的波形（冲激激励信号）。
四、实验报告要求
1.描绘同样时间轴阶跃响应与冲激响应的输入、输出电压波形时，要标明信号幅度A、周期T、方波脉宽T1以及微分电路的τ值。
2.分析实验结果，说明电路参数变化对状态的影响。
五、实验设备
1.双踪示波器1台2.信号系统实验箱1台
3
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