二阶网络函数模拟实验报告

1、 二阶网络函数模拟实验报告一、实验目的1、了解二阶网络函数的电路模型。2、研究系统参数变化对响应的影响。3、用基本运算器模拟系统的微分方程和传递函数。二、实验仪器1、信号与系统实验箱tkssc型。2、双踪示波器。三、实验原理 1、微分方程的一般形式为： 其中x为激励，y为响应。模拟系统微分方程的规则是将微分方程输出函数的最高阶导数保留在等式左边。把其余各项一起移到等式右边，这个最高阶导数作为第一积分器输入，以后每经过一个积分器，输出函数的导数就降低一阶，直到输出y为止、各个阶数降低了的导数及输出函数分别通过各自的比例运算器再送至第一个积分器前面的求和器与输入函数x相加，则该模拟装置的输入和输出

2、所表征的方程与被模拟的实际微分方程完全相同。图6-1与图6-2分别为一阶微分方程的模拟框图和二阶微分方程的模拟框图。-a000 x y +a0y = x图6-1 一阶系统的模拟-a100-a000 x y+a1+a0y = x图6-2 二阶系统的模拟2、网络函数的一般形式为： 或写作： 则有 令 得 因而 a2s-1-b100s-1-b200-bn00s-1ana1a0 x xs-1 xs-2 xs-n f(s) y(s) 图6-3 网络函数的模拟根据上式，可画出图6-3所示的模拟方框图，图中s-1表示积分器-s-1+b100-s-1+b200 vh vb vl v1 x xs-2 -xs-1

3、 图6-4 二阶网络函数的模拟图6-4为二阶网络函数的模拟方框图，由该图求得下列三种传递函数，即 低通函数 带通函数 高通函数图6-5为图6-4的模拟电路图。由该模拟电路得： r3 r32 vh c2 0.01f 10k 47k r1 va u- 10k u0 r6 u- vi r2 u+ u0 vb10k vb u+ 741 r42 741 r4 c1 0.01f 47k 10k r5 u- u0 vt=vl u+ 741gnd图6-5 二阶网络函数的模拟 r1=10k r2=10k r32=30k r42=30k 只要适当的选择模拟装置相关元件的参数，就能使模拟方程和实际系统的微分方程完全

4、相同。由方程组得 由图得 vb=-10-4由图得 vh=-10-4=10-8因此 四、实验内容及步骤 1、写出实验电路的微分方程，并求解之。 2、若用tkssc型信号与系统实验箱，则在本实验装置中的自由布线区，设计图6-5的电路。 3、将正弦波信号接入电路的输入端，调节r3、r4、vi ，用示波器观察各测试点的波形并记录之。 五、软件仿真按以下各种情况分别仿真，得到其波形，并比较1.当r3=r4=40k， vi=100hz,1v正弦波时：vh的波形，vb的波形，vo的波形2.当r3=r4=40k, vi=100hz,2v正弦波时：vh的波形，vb的波形，vo的波形3.当r3=r4=40k, vi=500hz,1v正弦波时：vh的波形，vb的波形，vo的波形1.a当r3=r4=40k， vi=100hz,1v正弦波时：vh的波形2.a当r3=r4=40k, vi=100hz,2v正弦波时：vh的波形3.a当r3=r4=40k, vi=500hz,1v正弦波时vh的波形六、实验总结通过这次课程设计，加深和巩固了我们对于先前学习的知识的记忆和理解，这对于我们以后的毕业设计也有一定的帮助。当然，作为一