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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
(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。