实验二系统的频率响应特性测试.ppt

实验二实验二:系统的频率响应特性测量系统的频率响应特性测量一、实验目的一、实验目的:1 1、掌握频率响应特性的测量方法、掌握频率响应特性的测量方法；2 2、研究典型网络的频率响应特性、研究典型网络的频率响应特性。二二、实验原理、实验原理：1 1、系统的频率响应特性是指系统在正弦信号激励下系统、系统的频率响应特性是指系统在正弦信号激励下系统的稳态响应随激励信号频率变化的情况。用矢量形式表示：的稳态响应随激励信号频率变化的情况。用矢量形式表示：其中其中：H(jH(j)为幅频特性为幅频特性，表示输出信号与输入信号，表示输出信号与输入信号的幅度比随输入信号频率的变化关系的幅度比随输入信号频率的变化关系；()为为相相频频特性特性，表示输出信号与输入信号的相位，表示输出信号与输入信号的相位差随输入信号频率的变化关系。差随输入信号频率的变化关系。2 2、H(jH(j)可根据系可根据系统统函数函数H(s)H(s)求得求得：H(jH(j)=H(s)=H(s)s=js=j因此，对于给定的电路可根椐因此，对于给定的电路可根椐S S域模型先求出系域模型先求出系统函数函数H(s)H(s)，再求，再求H(jH(j)，然后讨论系统的频响特性，然后讨论系统的频响特性。3 3、频响特性的测量可分别测量幅频特性和相频特性，幅、频响特性的测量可分别测量幅频特性和相频特性，幅频特性的测试采用改变激励信号的频率逐点测出响应的幅频特性的测试采用改变激励信号的频率逐点测出响应的幅度，然后用描图法描出幅频特性曲线；相频特性的测量方法度，然后用描图法描出幅频特性曲线；相频特性的测量方法亦可改变激励信号的频率用双踪示波器逐点测出输出信号与亦可改变激励信号的频率用双踪示波器逐点测出输出信号与输入信号的延时输入信号的延时，根椐下面的公式推算出相位差，根椐下面的公式推算出相位差 。当响当响应超前激励超前激励时为为 正，正，当响当响应落后激励落后激励时为负。为负。三、实验原理图：三、实验原理图：图中图中：R=38kR=38k，C=3900pC=3900pF F，红色框内为实验板上的电路。，红色框内为实验板上的电路。四、实验前预习内容：四、实验前预习内容：1 1、写出原理图中高、低通及并联后滤波器网络的电压转、写出原理图中高、低通及并联后滤波器网络的电压转移函数，计算截止频率，并画出幅频特性及相频特性曲线；移函数，计算截止频率，并画出幅频特性及相频特性曲线；2 2、测试频率特性时，测试点频率应如何选取。、测试频率特性时，测试点频率应如何选取。B B函函数数发发生生器器CH1CH1 示示波波器器R RR RR/2R/2C CC C2 2C CINPUTINPUTA AIN1IN1IN2IN2OUT1OUT1OUT2OUT2GNDGNDGNDGND五、实验内容及步骤：五、实验内容及步骤：将信号源将信号源CH1CH1的信号波形调为正弦波，信号的幅度调为的信号波形调为正弦波，信号的幅度调为Vpp=10V Vpp=10V。1 1、RCRC高通滤波器的频响特性的测量：高通滤波器的频响特性的测量：将信号源的输出端将信号源的输出端(A A)接实验板的接实验板的IN1IN1端，滤波后的信号端，滤波后的信号OUT1OUT1接示波器的输入接示波器的输入(B B)。根据被测电路的参数及系统的。根据被测电路的参数及系统的频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十 次以上次以上(幅度保持幅度保持Vipp=10v)Vipp=10v)，逐个测量输出信号的峰峰值大小逐个测量输出信号的峰峰值大小(Vopp)(Vopp)及输出信号与输入信号的相位差及输出信号与输入信号的相位差 ，并将测量数据，并将测量数据填入表一：填入表一：Vi(v)Vi(v)f(Hz)f(Hz)Vo(v)Vo(v)1010101010101010101010101010101010101010()表一表一 表二表二Vi(v)Vi(v)f(Hz)f(Hz)Vo(v)Vo(v)1010101010101010101010101010101010101010()、RCRC低通滤波器的频响特性的测量：低通滤波器的频响特性的测量：将信号源的输出将信号源的输出(A A)接实验板的接实验板的IN2IN2，滤波后的输出，滤波后的输出信号信号OUT2OUT2接示波器的输入接示波器的输入(B B)。根据被测电路的参数及。根据被测电路的参数及系统的幅频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变系统的幅频特性，将输入信号的频率从低到高逐次改变十十 次以上次以上(幅度保持幅度保持Vipp=10v)Vipp=10v)，逐个测量输出信号逐个测量输出信号的峰峰值大小的峰峰值大小(Vopp)(Vopp)及及()()，并将测量数据填入表，并将测量数据填入表二：二：、双、双TRCTRC带阻阻滤波器的波器的频响特性的响特性的测量量：将实验板上的两输入端将实验板上的两输入端IN1IN1与与IN2IN2短接短接，输出端出端OUT1OUT1与与OUT2OUT2短接短接；并将信号源的输出；并将信号源的输出 (A)(A)接接实验板板输入入(IN1)(IN1)或或(IN2(IN2)，滤波后的输出，滤波后的输出OUT1OUT1或或OUT2OUT2接示波器的输入接示波器的输入(B B)。根据被。根据被测电路的参数及系统的幅频特性，将输入信测电路的参数及系统的幅频特性，将输入信号的频率从低频率从低到高逐次改变二十到高逐次改变二十 次以上次以上(幅度保持幅度保持Vipp=Vipp=1010v)v)，逐个逐个测量输出信号的峰峰值大小测量输出信号的峰峰值大小(Vopp)Vopp)及及()()，并将测量，并将测量数据填入表三：数据填入表三：表三表三Vi(v)Vi(v)f(Hz)f(Hz)Vo(v)Vo(v)1010101010101010101010101010101010101010()五、实验仪器：五、实验仪器：函数发生器一台函数发生器一台 ，双踪示波器一台，实验板一块，双踪示波器一台，实验板一块 六、实验报告要求：六、实验报告要求：1 1、叙述实验内容及实验步骤；、叙述实验内容及实验步骤；2 2、整理实验数据，并以、整理实验数据，并以f f为横坐横坐标，VoVoViVi为纵坐坐标，绘制三种滤波器的幅频特性曲线；以绘制三种滤波器的幅频特性曲线；以f f为横坐横坐标，()()为纵为纵坐坐标标，绘制三种滤波器的相频特性曲线；并将，绘制三种滤波器的相频特性曲线；并将测得的各滤波器的截止频率与理论值进行比较。测得的各滤波器的截止频率与理论值进行比较。