实验一冲激响应和阶跃响应
一、 实验目的
观察 RLC 串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响。
二、 实验仪器
1、数字示波器 1 台
2、信号与系统实验箱 1 台
三、 实验步骤及现象
该实验主要在实验箱的“模块一 S5”上进行，实验电路如下图所示。由于使用示波器观察周期性信 号波形稳定而且易于调节，因此在实验中阶跃响应的输入信号我们使用周期方波信号，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作为冲激响应的输入信号。阶跃响应观测实验中将输入信号 从端子 P12 接入到电路中，从观测端子 TP14 观测 u (t) C 的波形变化，冲激响应观测实验中将输入信号从 端子 P10 接入到电路中并将 P11 与 P12 短接，从观测端子 TP14 观测 u (t) C 的波形变化，实验中通过调节 可调电阻 W2 的阻值，可使电路分别处于三种状态，观测三种状态下的阶跃响应和冲激响应。
阶跃响应实验的操作分以下几步来进行：
① 调整信号源模块 S2：选择输出波形为矩形波，频率 1kHz，幅度 5V（模块 S2 的设置方法见前面 实验箱介绍部分），将信号从 S2 模块的 P2 孔用导线接至模块 S5 的 P12 孔； ② 将示波器探头接至观测端子 TP14，观测输出波形； ③ 调整变阻器 W1，使电路分别进入三种状态，观测输出波形并将结果绘制。

实验一观测结果（阶跃响应）

图（1）电脑仿真欠阻尼

图（2）电脑仿真临界

图（3）电脑仿真过阻尼

图（4）示波器显示欠阻尼

图（5）示波器显示临界

图（6）示波器显示过阻尼
冲激响应实验的操作分以下几步来进行：
① 调整信号源模块 S2：信号同阶跃响应，将 S2 模块的 P2 孔信号用导线接至模块 S5 的 P10 孔； ② 将示波器探头接至观测端子 TP11，观测冲激信号波形并记录到实验记录表中； ③ 用导线将模块 S5 上的 P11 孔与 P12 孔短接； ④ 将示波器探头接至观测端子 TP14，观测输出波形； ⑤ 调整变阻器 W1，使电路分别进入三种状态，观测输出波形

图（7）电脑仿真欠阻尼

图（8）电脑仿真临界

图（9）电脑仿真过阻尼

图（10）示波器显示欠阻尼

图（11）示波器显示临界

图（12）示波器显示过阻尼

图（13）示波器显示冲击信号
四、实验结果分析
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。对该系统ω²=1/LC，α>ω为过阻尼状态，α=ω为临界状态过阻尼状态和临界状态均呈无震荡衰减。α<ω为欠阻尼状态，欠阻尼状态会使波形衰减震荡。