信号与系统实验报告(3)

(Rp=4阶越)

(Rp=8阶越)

（2）冲激响应观察

1）使信号发生器输出幅值2V、频率为1Hz、占空比为1%的脉冲信号，其中每个高电平作为一次阶跃输入。由于此系统的响应时间很慢，所以脉冲信号可以完全代替冲激响应信号。将脉冲信号接入IN端。

2）用示波器同时测量IN和OUT两端，记录当电位器Rp值分别为1.5K、2K、4K、6K、8K时OUT端的波形。

3）在下面表格中大概画出测量的5种波形，并加以比较看是否满足图2-1-1所述。

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表2-1-3

(Rp=1.5冲击)

(Rp=4冲击)

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(Rp=8冲击)

2.2零输入响应、零状态响应和全响应实验

2.2.1 实验目的

3.掌握零输入响应、零状态响应和全响应的意义。

4.了解零输入响应、零状态响应和全响应三者之间的关系。

2.2.2 实验设备

PC机一台，TD-SAS系列教学实验系统一套。

2.2.3 实验原理及内容

LIT系统的全响应可以分为零输入响应和零状态响应。

1）零输入响应是系统激励为零时，仅由系统的初始状态引起的响应。 2）零状态响应是系统的初始状态为零时，仅由系统激励所引起的响应。 3）全响应为以上两种响应之和。 以上所述可用公式表示为：

若任何系统要存在初态，则系统中必须含有储能元件。当系统激励接入时，若储能元件上存有电荷，则系统拥有初态。本实验采用的系统电路如图2-2-1所示。

可以看出系统中提供了两个储能元件2uF电容和1uF电容，其中1uF电容已形成回路无法对其充电，而当开关

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K2断开时可以对2uF电容进行充电。为系统提供初态。系统具体工作情况如下： 1）零状态响应

输出为零状态时，系统不能拥有初态。这意味保证电容上没有任何电荷。要满足这一点，只需要将K2闭合，这样电容上的电荷便通过系统中的回路消耗掉。此后系统接入激励，同时闭合K1和K2，系统响应便是零状态响应。

2）零输入响应

输出为零输入响应时，系统没有激励，但拥有初态。这意味着要向电容充电。此系统中电容充电的方法是：系统输入端接直流信号，同时闭合开关K1和K2，此时电容上充满电荷，只要突然同时断开K1和K2，切断电容的放电回路，那么电容上的电荷无法释放掉。此后系统不要接激励，只要闭合K2，闭合的同时电容上的电荷作用于系统，使输出形成零输入响应。 3）全响应

按照上述方法给2uF电容充电，充完电后系统输入接入信号，同时闭合K1和K2，此时系统输出为激励和系统初态同时引起的全响应。

2.2.4 实验步骤

本实验在零输入、零状态及全响应单元完成。单元内的按钮同是控制KI和K2的导通或切断。 1.零状态响应的测量

1）将IN端接地，按下按钮S给电容放电以保证系统没有初始状态。

2）将直流信号源的开关拨到直流档，调节电位器使输出+4V的直流信号。此信号接入IN端。按下按钮S，（每次按下按钮S相当于给系统介入了阶跃信号）用示波器测量OUT端

波形（在时间/格档选择1S，电压/格档选择2V），大概画出所测量波形并记录表中各时刻对应的幅值。此波形为零状态响应。

时间（ms） 100 300 幅值（V） 500 4.923 700 3.641 1000 4 (零状态)

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2.零输入响应的测量

1）保持直流信号接入到IN端，按下按钮S，用示波器观察输出信号，待系统稳定后断开按钮。此时电容以充电，系统拥有初态。（充电过程中，待系统稳定后断开按钮是为了每次都能给电容相同的电量）

2）将直流信号从IN端断开，将IN端接地，这样系统便没有激励。按下按钮S，用示波器测量OUT端波形，大概画出所测量波形并记录表中各时刻对应的幅值。此波形为零输入响应。

时间100 300 （ms） 幅值（V） 500 461.5mv 700 256.4mv 1000 205.1mv (零输入)

3.全响应的测量

1）利用上述方法对电容重新充电，充电完毕后保持直流信号连接到IN端。按下按钮S，用示波器测量OUT端波形，大概画出所测量波形并记录表中各时刻对应的幅值。此波形为全响应。

时间100 300 （ms） 幅值（V） 500 4.667v 700 3.385v 1000 4.201v

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