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实验二阶跃响应与冲激响应
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。
1
TP906

P915
P914

信号源

C903
L1
W902

10mH
方波信号
0.1μ
10KΩ

图2-1(a)阶跃响应电路连接示意图

产生冲激信号

1
TP906
1
TP913

P912

信号源

C2
C1
L1
W902

0.1μ
方波信号
10mH
10KΩ
R1

1KΩ

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＞2EQ\R(,EQ\F(L,C))时，称过阻尼状态；
（2）当电阻R=2EQ\R(,EQ\F(L,C))时，称临界状态；
（3）当电阻R＜2EQ\R(,EQ\F(L,C))时，称欠阻尼状态。

现将阶跃响应的动态指标定义如下：
上升时间：y(t)从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。
峰值时间：y(t)从0上升到所需的时间。
调节时间：y(t)的振荡包络线进入到稳态值的%误差范围所需的时间。

最大超调量δ：

图2-1(c)阶跃响应动态指标示意图

冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导数。为了便于用示波器观察响应波形，实验用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.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\*GB3①连接P702与P914；P702与P101。（P101为毫伏表信号输入插孔）。
=2\*GB3②J702置于“脉冲”，拨动开关K701选择函数输出；
=3\*GB3③按动S701按钮,使频率f=500Hz，调节W701幅度旋钮，使信号幅度为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）
④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。
=5\*GB3⑤TP702为输入信号波形的测量点，可把示波器的CH2接于TP702上，便于波形比较。
表2—1
状态
参数测量欠阻尼状态临界状态过阻尼状态参数测量R<
tr=
ts=
δ=R=
tr=
R>波形观察

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。
实验电路如图2—1（b）所示。
=1\*GB3①连接P702与P912，P702与P101。（频率与幅度不变）；
=2\*GB3②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\*GB3③连接P913与P914。
=4\*GB3④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\*GB3⑤观察TP906端三种状态波形，并填于表2—2中。
表2—2

欠阻尼状态临界状态过阻尼状态激励波形响应波形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