主頁 > 技術文章 > 連續時間係統的模擬--信號與係（xì）統實（shí）驗（yàn）箱 2025-07-11

連續時間係統的（de）模擬--信號與係統實驗箱

一、連續時間係統的模擬（nǐ）--信號與係統實驗箱--實驗目的
1.了解（jiě）基本運算（suàn）器—加法器、標量乘法器和積分器的電（diàn）路（lù）結構和運算功能；
2.掌握用基本運算單元（yuán）模擬連續時間係統的方法（fǎ）。
二、實驗原理說（shuō）明
1.線性係統的模（mó）擬
係（xì）統的模擬就是用由基本（běn）運算單元組成（chéng）的模擬裝置來模擬實際的（de）係統。這些實際係統可以是電的（de）或非電的物理量係統，也（yě）可（kě）以（yǐ）是（shì）社會、經濟和軍事等非物理（lǐ）量係統。模擬裝置可以與實際係統的內容完全不同，但是兩者的微分方（fāng）程完全相同，輸入、輸出關係即傳輸函數（shù）也完全相（xiàng）同。模擬裝置的激勵和響應（yīng）是電（diàn）物理量，而實際係統的激勵和響應不一定是電物（wù）理量（liàng），但它們之間的關（guān）係是一一對應（yīng）的。所以（yǐ），可以通過對模（mó）擬裝置的研究來分析（xī）實（shí）際係統（tǒng），最終（zhōng）達到在一定條件（jiàn）下確定最佳參數的目的。
2.三（sān）種基本運算電路
a.比例放大器，如圖2-1。
U0＝

·U1

圖2-1比（bǐ）例放大器電路連接示意圖
b.加法器，如圖2-2。
Uo=—

（U1+U2）= —（U1+U2）（R1=R2）

圖2-2加法器電路連接示意圖
c、積分（fèn）器，如圖（tú）2-3。
U0＝

圖2-3積分器電路連接示意圖
3.一階係統的模擬
如圖2-4（a）。它是（shì）一階RC電路，可用以下方程描述：

其模擬框圖如圖2-4（b）（c）。其一階係統模擬實驗電路如圖2-4（d）。

圖（tú）2-4一階係統的模擬

圖2-4一階係統的模擬
三、實驗內容
在實驗平台的（de）二次開發區搭（dā）接電路。IN+為運放單元的同相輸入端，IN-為（wéi）運放單元（yuán）的反相輸入端；OUT為（wéi）運放單元的輸出端。
進行實（shí）驗時，可根據需要選擇不同阻值的電阻。二次開發區實驗模塊（第（dì）一章的第二節中圖2-1二次開發區布局圖）上有12個（gè）可供選擇的電阻，分（fèn）別（bié）是：1KΩ、510Ω、3.3KΩ、5.1KΩ各二個，10KΩ 4個（gè），4個可供（gòng）選擇的（de）電容：0.1uF（104）、0.01uF（103）各二個。
運放單（dān）元的電路圖如圖2-5所示。

圖2-5運（yùn）放單元的電路（lù）圖
1.基本運算器——加法器的觀測
①同學（xué）們（men）自己動（dòng）手連接如圖2-6所示（shì）實驗電路。
②將2V、3V電（diàn）壓接至電路U1、U2端。（可自己搭接（jiē）分壓電路，2V和3V電壓信號同時輸入加法器，或者一路輸入（rù）信號源產生的信號，一路直接輸入一個5V信號。）
③用（yòng）萬表測量U0端電壓。是否（fǒu）為輸入（rù）的兩路電壓之和。
2.基本運算器（qì）——比例放大器的觀測
①同學們自已動手（shǒu）連接如圖2-7所示實驗電路。
②將函（hán）數發生（shēng）器（qì）產生的幅度（dù）A=1V，頻率f =1KHz的方（fāng）波送入輸入端，用示波器同時觀察輸入、輸出波形並（bìng）比較。
3.基本運算器——積分器的觀測
①同學們自己（jǐ）動手連接如（rú）圖2-8所示實驗電路。
②函數發生（shēng）器產生的（de）幅度A=1V，頻（pín）率f =1KHz的方波送入輸入端，用示波（bō）器同時觀察輸入、輸出波形（xíng）並比較。

圖2-6加法器實驗電路圖圖（tú）2-7比例（lì）放大器實驗電路圖

圖2-8積分器實驗電路圖
4.一階RC電路的模擬
如圖2-4（a）為已知的一階RC電路。圖2-4（d）是它的一階模擬電路。
函數發生器產生的幅值A=1V，頻率f=1KHz的方波送入輸入端，用示波器觀測輸出電壓波形（xíng），驗證其模擬情況。
四、實驗報告要求
1.準（zhǔn）確繪製各基本運算器輸（shū）入、輸出波形，標（biāo）出峰-峰電壓及周期；
2.繪製一（yī）階模擬電路的階躍響應，標出峰-峰電壓及周期。
五、實驗設備
1.雙（shuāng）蹤示波器1台
2.函數信號發生器1台
3.毫伏表1台
4.信號與係統實驗箱1台
六、實驗模塊布局（jú）圖
見第一（yī）章的第二節中圖2-1二次開發（fā）區布局圖。

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