2024年5月20日发(作者：尤永年)
一、 实验目的
1.观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件
参数变化对响应状态的影响；
2.掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验设备
1.双踪示波器 1台
2.信号系统实验箱 1台
三、实验原理
实验如图1-1所示为RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的电路连接图，图1-1（a）为阶
跃响应电路连接示意图；图1-1（b）为冲激响应电路连接示意图。
TP906
P915
P914
信号源
W902 L1
C2
10mH
10KΩ
0.1μ
方波信号
图1-1 (a) 阶跃响应电路连接示意图
1
P912
产生冲激信号
TP913
1
TP906
1
信号源
C1
方波信号
R1
1KΩ
图1-1 (b) 冲激响应电路连接示意图
其响应有以下三种状态：
（1） 当电阻R＞2
（2） 当电阻R = 2
（3） 当电阻R＜2
L
时，称过阻尼状态；
C
L
时，称临界状态；
C
L
时，称欠阻尼状态。
C
W902
10KΩ
L1
10mH
C2
0.1μ
现将阶跃响应的动态指标定义如下：
上升时间
t
r
：y(t)从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。
峰值时间
t
p
：y(t)从0上升到
y
max
所需的时间。
调节时间
t
s
：y(t)的振荡包络线进入到稳态值的
5
%误差范围所需的时间。
最大超调量δ：
y
(
t
)
y
max
y
(
)
100%
δ
p
y
y
max
y(∞)
y
max
y(∞)
5%
t
r
t
p
t
s
图1-1 (c) 冲激响应动态指标示意图
冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导数。为
了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波代替阶跃信号。而用周期方波通过微分电
路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
四、实验内容
1.阶跃响应波形观察与参数测量
设激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为500Hz。
实验电路连接图如图1-1（a）所示。
① 连接P702与P914, P702与P101。(P101为毫伏表信号输入插孔).
② J702置于“脉冲”，拨动开关K701选择“脉冲”；
③ 按动S701按钮,使频率f=500Hz，调节W701幅度旋钮，使信号幅度为1.5V。（注意：实
验中，在调整信号源的输出信号的参数时，需连接上负载后调节）
④ 示波器CH1接于TP906，调整W902，使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态，
并记录实验数据
⑤ TP702为输入信号波形的测量点，可把示波器的CH2接于TP702上，便于波形比较。
在欠阻尼状态下的波形如下：
在临界状态下的波形如下：
在过阻尼状态下的波形如下：
2.冲激响应的波形观察
冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。
实验电路如图1—1（b）所示。
①连接P702与P912, P702与P101；（频率与幅度不变）
②将示波器的CH1接于TP913，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；
③连接P913与P914；
④将示波器的CH2接于TP906，调整W902,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态；
⑤观察TP906端三种状态波形
在欠阻尼状态下的波形如下：
在临界状态下的波形如下：
在过阻尼状态下的波形如下：
五、实验结果
实验中可以发现当时间常数小，图像较陡，到达稳定状态的时间短；当时间常数大，图像平缓，到
达稳定状态的时间长。不同结构的系统，将具有不同的冲激响应。因此，系统的冲激响应可以表征系统本
身的特性。系统的单位冲激响应为在系统的初始状态全部为零，仅仅由单位冲激信号输入系统产生的输出
响应，把系统的单位冲激响应简称为系统的冲激响应。单位阶跃响应是指系统在单位阶跃信号的作用下所
产生的响应.阶跃响应信号通过微分电路后得到即是冲激响应信号。
2024年5月20日发(作者：尤永年)
一、 实验目的
1.观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件
参数变化对响应状态的影响；
2.掌握有关信号时域的测量方法。
二、实验设备
1.双踪示波器 1台
2.信号系统实验箱 1台
三、实验原理
实验如图1-1所示为RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的电路连接图，图1-1（a）为阶
跃响应电路连接示意图；图1-1（b）为冲激响应电路连接示意图。
TP906
P915
P914
信号源
W902 L1
C2
10mH
10KΩ
0.1μ
方波信号
图1-1 (a) 阶跃响应电路连接示意图
1
P912
产生冲激信号
TP913
1
TP906
1
信号源
C1
方波信号
R1
1KΩ
图1-1 (b) 冲激响应电路连接示意图
其响应有以下三种状态：
（1） 当电阻R＞2
（2） 当电阻R = 2
（3） 当电阻R＜2
L
时，称过阻尼状态；
C
L
时，称临界状态；
C
L
时，称欠阻尼状态。
C
W902
10KΩ
L1
10mH
C2
0.1μ
现将阶跃响应的动态指标定义如下：
上升时间
t
r
：y(t)从0到第一次达到稳态值y（∞）所需的时间。
峰值时间
t
p
：y(t)从0上升到
y
max
所需的时间。
调节时间
t
s
：y(t)的振荡包络线进入到稳态值的
5
%误差范围所需的时间。
最大超调量δ：
y
(
t
)
y
max
y
(
)
100%
δ
p
y
y
max
y(∞)
y
max
y(∞)
5%
t
r
t
p
t
s
图1-1 (c) 冲激响应动态指标示意图
冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导数。为
了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波代替阶跃信号。而用周期方波通过微分电
路后得到的尖顶脉冲代替冲激信号。
四、实验内容
1.阶跃响应波形观察与参数测量
设激励信号为方波，其幅度为1.5V，频率为500Hz。
实验电路连接图如图1-1（a）所示。
① 连接P702与P914, P702与P101。(P101为毫伏表信号输入插孔).
② J702置于“脉冲”，拨动开关K701选择“脉冲”；
③ 按动S701按钮,使频率f=500Hz，调节W701幅度旋钮，使信号幅度为1.5V。（注意：实
验中，在调整信号源的输出信号的参数时，需连接上负载后调节）
④ 示波器CH1接于TP906，调整W902，使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态，
并记录实验数据
⑤ TP702为输入信号波形的测量点，可把示波器的CH2接于TP702上，便于波形比较。
在欠阻尼状态下的波形如下：
在临界状态下的波形如下：
在过阻尼状态下的波形如下：
2.冲激响应的波形观察
冲激信号是由阶跃信号经过微分电路而得到。
实验电路如图1—1（b）所示。
①连接P702与P912, P702与P101；（频率与幅度不变）
②将示波器的CH1接于TP913，观察经微分后响应波形（等效为冲激激励信号）；
③连接P913与P914；
④将示波器的CH2接于TP906，调整W902,使电路分别工作于欠阻尼、临界和过阻尼三种状态；
⑤观察TP906端三种状态波形
在欠阻尼状态下的波形如下：
在临界状态下的波形如下：
在过阻尼状态下的波形如下：
五、实验结果
实验中可以发现当时间常数小，图像较陡，到达稳定状态的时间短；当时间常数大，图像平缓，到
达稳定状态的时间长。不同结构的系统，将具有不同的冲激响应。因此，系统的冲激响应可以表征系统本
身的特性。系统的单位冲激响应为在系统的初始状态全部为零，仅仅由单位冲激信号输入系统产生的输出
响应，把系统的单位冲激响应简称为系统的冲激响应。单位阶跃响应是指系统在单位阶跃信号的作用下所
产生的响应.阶跃响应信号通过微分电路后得到即是冲激响应信号。