资源描述：
《实验十连续时间系统的模拟(硬件实验)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、实验十连续时间系统的模拟(硬件实验)目的学习根据给定的连续系统的传输函数，用基本运算单元组成模拟装置。二、原理1.线性系统的模拟系统的模拟就是川基本运算单元组成的模拟装置來模拟实际的系统。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。模拟装置付以与实际系统的闪容完全不同，但是两者之间的微分方程完全相同，输入输出关系即传输函数也完全相同。模拟装賈的激励和响应是电物理S,而实际系统的激励和响应不一定是电物理量，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，最终达到在一定条件下确定最佳参数的目的。
2、对于那些川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.传输函数的模拟若已知实际系统的传输函数为：H(s)=y(5)_aosn+a}sn~[+...+an分子、分母同乘以f得.•(2)也=%+¥'"+67,=/y，1~7(5)~+b}s~'+...+bns~n~(2(<*)式屮P(^)和以厂1)分别代表分子、分母的6,负幂次方多项式。因此:y(5)=p(r1)•—⑴(3)2(，)令：X=——「"F⑴(4)2«')则厂⑴=XQ(s~])=X+Z?15_,X+---+bns~'lX(5)X=F(s)-[b}s~lX+---+bns-nX~冲)=尸=
3、«0%+6/，丨；^"+“，"乂(7)根据式(6)可以画出如图1所示的模拟框图。在该图的基础上考虑式(7)就讨以画出如图2所示系统模拟框阁。在连接模拟电路时，〃_
4、用稅分器，-/?,、-b2、-b、及a(、、a、、6r2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r,即积分运算单元的实际传递函数为，所示标量乘法器的标量应分别乘以＜r2,…，r71。同理，…，人应分别乘以r°，rl，r2，."，rw。此外，本实验采用的积分器是反相积分器，即传递函数为-f/r,所以&还应分别乘以的电路，其电压传输函数为:(8)H(S
5、)=RC如值等于积分器的时间常数r,则可以用图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r的反相积分器。附：用信号流图法，有憋理成梅森(Mason)公式形式，H(s)=得：Y(s)_a^s11+a}sn^+...+aftF(s)sn+b's”—1+...+/'H(S)=^=Y+V+•••+'(9)1一[—bns-,trtlMason公式的含义，可画岀此系统的信号流图如图4所示，芄中和可以用加法器实现，可以用积分器实现，常数％，《,，…，&及4為，…，久可以用标量乘法器实现。因此，根据此信号的流图可画出图2所示的模拟系统的方框图。
6、图3—2系统模拟框图U2(S)图3—3—阶RC电路模拟(a)—阶RC电路；(b)模拟电路R=5AK^1R=5AK^o—n——□—_o==丄"2C=0.047//FOO图3—5RC低通电路图3—6运算单元连接方式，其巾该连接方式巾的叫个运放可采WLM324实现。LM324芯片的管脚如图7所示。Outl
7、TInputs1VccLInputs2Out2Z]VeeGndI]T
8、0ut3Inputs3(TopView)阁3-7LM324芯片的管脚阌三、实验内容用基本运算单元模拟阁5所示的RC低通电路的传输特性。在运算单元连接方式屮，反相积分器的时间常数r=0.24/
9、n.y,与图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；EE1640C系列函数信号发生器/计数器；2.LM324芯R、相应的电阻、电容和面包板。五、实验报告需解决的问题1.求出RC低通电路的传输函数//⑴，画出系统的模拟框图；RC低通电路的系统函数如下：H(s)=(aA2)/(sA2+3*a*s+aA2)其中a=l/RC，值为4170。用基本运算单元模拟图画出RC低通电路的传输特性。在运算单元连接方式屮，反相积分器的时间常数为0.24ms,实验时分别测量RC电路及其模拟装
10、置的幅频待性，并比较两者是否一致。系统的模拟框图：GainlGain21.选择特定的激励信号（正弦波、方波、三角波），确定系统的响应:实验时，我们选用的是正弦波，所测的幅频特性实验数据如下列所示:F(Hz)O11200011005K2K5KKOK20K50vo(无働838.638.8.27835.3.3454•6860.643•O72H罄O54O•Ovo(有嫩468.838.628.495.3.5487•11727•O655•O253•O807•O实验绘制的幅频特性曲线图:幅频特性曲线系列1糸列2从这两条曲线图我们可以分析得出有源和无源低通滤波器的曲线大致的
11、相同，K中奋源滤波器的稍微比无源的高些，可以得出奋源
