连续系统模拟

1、. .*大学实验报告学生*： 肖江 学 号： 6100210030 专业班级： 电子103班 实验类型：验证 综合 设计创新 实验日期：2021/5/25 实验成绩：实验三 连续时间系统的模拟一、实验目的学习根据给定的连续系统的传输函数，用根本运算单元组成模拟装置。二、实验原理1 线性系统的模拟系统的模拟就是用根本运算单元组成的模拟装置来模拟实际的系统。这些实际的系统可以是电的或非电的物理量系统，也可以是社会、经济和军事等非物理量系统。模拟装置可以与实际系统的内容完全不同，但是两者之间的微分方程完全一样，输入输出关系即传输函数也完全一样。模拟装置的鼓励和响应是电物理量，而实际系统的鼓励和响应不

2、一定是电物理量，但它们之间的关系是一一对应的。所以，可以通过对模拟装置的研究来分析实际系统，最终到达在一定条件下确定最正确参数的目的。对于那些用数学手段较难处理的高阶系统来说，系统模拟就更为有效。2 传输函数的模拟假设实际系统的传输函数为： 1分子、分母同乘以得： 2式中和分别代表分子、分母的负幂次方多项式。因此： 3令： 4那么 5 (6) (7)根据式6可以画出如图1所示的模拟框图。在该图的根底上考虑式7就可以画出如图2所示系统模拟框图。在连接模拟电路时，用积分器，、及、均用标量乘法器，负号可用倒相器，求和用加法器。值得注意的问题是，积分运算单元有积分时间常数，即积分运算单元的实际传递函数

3、为，所示标量乘法器的标量应分别乘以。同理，应分别乘以。此外，本实验采用的积分器是反相积分器，即传递函数为，所以还应分别乘以，同理，也应分别乘。对于图3(a)所示的电路，其电压传输函数为： 8如值等于积分器的时间常数，那么可以用图3(b)所示的模拟装置来模拟，该装置只用了一个加法器和一个积分时间常数为的反相积分器。图31 模拟框图图32 系统模拟框图图33 一阶RC电路模拟(a) 一阶RC电路；(b) 模拟电路图34 系统信号流图图35 RC低通电路图33 一阶RC电路模拟(a) 一阶RC电路；(b) 模拟电路根本运算模拟图如下：其中R=5.1k ,C=33nF可以求得：三、实验内容图35 所示

4、的 RC低通电路的系统函数： 其中： 用根本运算单元模拟图35 所示的 RC低通电路的传输特性。在运算单元连接方式中，反相积分器的时间常数与图3-5中的RC值一致。实验时分别测量RC电路及其模拟装置的幅频特性，并比较两者是否一致。四、实验仪器1 GDS-806C数字存储示波器；2 GPD-3303直流电源；3 EE1640C系列函数信号发生器/计数器；4 LM324芯片、相应的电阻、电容和面包板。五、实验结果测得RC低通电路的数据如下：f(Hz)102050100200500900Ui(V)3.844.164.2444Uo(V)3.7644.0843.442.181.34f(Hz)946150

5、02000300040005000Ui(V)444444Uo(V)1.280.780.560.320.20.13描点并连成线会出相应的幅频特性曲线如下：测得运放模拟电路数据如下：f(Hz)102050100200500900Ui(V)3.874.04443.963.923.92Uo(V)3.844443.42.281.38Ui(Hz)94615002000300040005000Ui(V)3.923.923.963.923.923.92Uo(V)1.340.80.550.3360.2280.184描点并连成线会出相应的幅频特性曲线如下：将两个图形放在一起进展比较如以下图：其中实线表示的是电路的幅频曲线，虚线表示的是运放模拟电路的幅频曲线。在图中可以很清晰的看出，用运放搭成的模拟电路与RC低通电路的实际幅频特性曲线存在一些差异，理论上两者的传递函数一样，幅频特性曲线也应该一样，但实际中运放器自身有一定的带宽限制，因此在频率较高或较低时那么不再满足RC电路