黄淮学院电子科学与工程系
自动控制原理课程验证性实验报告
1）程序运行后，观察根轨迹及其闭环单位阶跃响应的变化，如图所示：
增加极点前根轨迹及其闭环单位阶跃相应
（2）程序运行后，观察根轨迹及其闭环单位阶跃响应的变化，如图所示。
使用Multisim进行电路频率响应分析 作者：XChuda Multisim的AC Analysis功能用于对电路中一个或多个节点的电压/电流频响特性进行分析，画出伯德图。本文基于Multisim 11.0。 1、实验电路 本例使用如图的运放电路进行试验。该放大电路采用同相输入，具有（1+100/20=）6倍的放大倍数，带300欧负载。方框部分象征信号源，以理想电压源串联电阻构成。 请不要纠结于我把120Vrms的电压源输入双15V供电的运放这样的举动是否犯二，电压源在AC Analyses中仅仅是作为一个信号入口的标识，其信号类型、幅值和频率对分析是没有贡献的，但是它的存在必不可少，否则无法得到仿真结果！ 2、操作步骤 搭好上述电路后，就可以进行交流分析了。
一般设置Frequency parameters和Output两页即可，没有特殊要求的话其他选项保持默认，然后点Simulate开始仿真。切记是点Simulate，点OK的话啥都不会发生。
按照上述步骤仿真结果如下： 分析结果是一份伯德图。在上下两个图表各自区域上按右键弹出列表有若干选项，各位可自己动手试试。右键菜单中的Properties可打开属性对话框，对图表进行更为详细的设置。 3、加个电容试试 从上面伯德图分析结果看出，该电路具有高通特性，是由输入耦合电容C3造成的。现在在输入端加入一个退耦电容试试。电路如下：
在输入端加入220pF退耦电容后C1与后面的放大电路输入电阻构成低通滤波器，可滤除高频干扰。加入C1后，放大电路的输出应该具有带通特性。用AC Analysis分析加入C1后的电路频响特性： 奇怪，为什么高通不见了？一阵疑惑，我甚至动笔算了同相输入端的阻容网络复频域的特性，无论C1是否加入，从同相输入端向左看出去的阻容电路都有一个横轴为0的零点，所以幅度特性应该是从0Hz处开始上升的！对，从0Hz开始！回头看看电路加入C1前仿真的伯德图，发现竖轴范围是13dB~13.3dB！ 我们尝试放大来看看。现在重新进行AC分析，将频率范围设置为0.1~10Hz，结果如下图。OK，没问题，果然是高通的，只是截止频率非常低（0.3Hz左右），刚才的仿真频率范围从1Hz开始，自然是看不到的。从中也看出，图表中数字后加小写m，是毫赫兹（mHz）的意思，而不是兆赫兹（MHz）。
Ｍｕｌｔｉｓｉｍ2001实现放大电路频率特性的仿真测试 Multisim2001是一个用于电路设计和仿真的EDA工具软件，目前广泛应用于电子线路的仿真实验平台和电子系统的仿真设计工具。Multisim2001为电类专业的学习、教学、研究及开发提供了一种先进的手段和方法。在电子线路的应用中，往往需要对电路的性能指标进行测试和分析，可以利用Multisim2001的仿真仪器或Multisim2001仿真分析方法对电路的性能指标进行仿真测试。Multisim2001提供了18种基本仿真分析方法，分别是直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点-零点分析、传递函数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、批处理分析、自定义分析、噪声图形分析和RF分析，这些分析方法能满足一般电子电路的设计、调试和性能指标测试的要求。下面以分压偏置共射极放大电路交流频率响应的仿真测试为例，介绍Multisim2001仿真分析方法在放大电路频率特性仿真测试中的应用。 首先在Multisim2001电路窗口中创建分压偏置共射极放大电路，如图1所示。 交流频率响应的仿真测试 Multisim2001扫描分析法中的交流分析（AC Analysis）可以对模拟电路进行交流频率响应的分析，即获得模拟电路的幅度和相位的频率响应。Multisim2001在进行交流分析前，会自动计算电路的直流工作点，以确定电路中非线性元器件的小信号工作模型，而且，在交流分析中，所有输入源都认为是正弦信号，直流电压源视为短路，直流电流源视为开路。交流频率响应的仿真测试方法如下： 启动Simulate菜单中Analyses下的AC Analysis命令，弹出AC Analysis对话框，在AC Analysis对话框中，单击Frequency Parameters按钮，设置AC分析的频率参数：Start frequency[交流分析的起始频率]为1Hz，Stop frequency[交流分析的终止频率]为10GHz，Sweep type[扫描方式（X轴刻度）]为Decade（十倍程），Number of point per becade[每个十倍程刻度数]为10，Vertical scale[幅度刻度形式（Y轴刻度）]为Logarithmic（对数刻度）。参数设置如图2所示。 在AC Analysis对话框中，单击“Out put variables”按钮，选择分析节点：分压偏置共射极放大电路的信号输出端：u0，如图3所示。 单击AC Analysis对话框的Simulate按钮，便可得放大电路交流频率响应特性曲线图，如图4所示。 低频频率响应的仿真测试 Multisim2001仿真分析法中的参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis），可以将电路中某些元器件的参数在一定的取值范围内变化时，对电路交流频率特性
2013年全国大学生电子设计竞赛 简易频率特性测试仪（E题） 【本科组】 2013年9月6日
摘要 本实验以DDS芯片AD9854为信号发生器，以单片机STM32F103RBT6为核心控制芯片。系统由5个模块组成：正弦扫频信号模块，待测阻容双T网络模块，整形滤波模块，A/D转换模块及显示模块。先以单片机送给AD9854控制字产生1MHZ —40MHZ的扫频信号，经过阻容双T网络检测电路，两路路信号通过AD9283对有效值进行采集后进入单片机进行幅值转换，最终由TFTLCD显示输出。 ABSTRACT In this experiment, the DDS chip AD9854 as the signal generator, MCU STM32F103RBT6 as the core control chip, and with FPGA as auxiliary, and on the peripheral circuit to realize the detection of amplitude frequency and phase frequency. The system comprises 6 modules: signal sine sweep signal module, the measured resistance capacitance of double T module, filter module, A/D conversion module and display module. The first single-chip microcomputer to AD9854 control word generate sweep signal of 10MHZ - 40MHZ, the resistance and capacitance of double T detection circuit, two road signals are collected on the effective value through the AD9283 into the microcontroller to amplitude conversion, the LCD display output, finally to complete the amplitude frequency and phase frequency of simple test.
实验二典型环节的频率特性仿真分析 一、实验目的和要求 （1）熟悉如何通过MA TLAB语言编程来进行仿真实验。 （2）通过绘制典型环节的频率特性曲线，正确理解频率特性的概念，明确频率特性的物理意义。 二、实验主要仪器和设备 装有Matlab软件的计算机 三、实验内容 分别改变以下几个典型环节的相关参数，观察系统（或环节）的频率特性，并分析其相关参数改变对频率特性的影响。 比例环节（K） 积分环节（ S T i 1 ） 一阶惯性环节（ S T K c + 1 ） 一阶微分环节（ S T D + 1） 典型二阶环节（ 2 2 2 2 n n n S S K ω ξω ω + +） 四、实验方法 wn=5;k=1; g1=tf([k*wn*wn],[1 2*0.4*wn wn*wn]); g2=tf([k*wn*wn],[1 2*0.8*wn wn*wn]); g3=tf([k*wn*wn],[1 2*1.2*wn wn*wn]); figure(1); step(g1); hold on step(g2); hold on step(g3); figure(2) bode(g1); hold on bode(g2); hold on bode(g3); figure(3); nyquist(g1); hold on nyquist(g2);
hold on nyquist(g3); 五、实验数据记录 (1) 比例环节 G(S)= K ; 参数值分别为K1= 1 ；K2= 2 ；K3= 3 ； 单位阶跃响应曲线： 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 1 1.21.41.61.82 2.2 2.42.62.83Step Response Tim e (sec) A m p l i t u d e Bode 图： 02468 M a g n it u d e (d B )10 -1 -0.500.51 P h a s e (d e g ) Bode D iagram Frequency (rad/sec) Nyquist 曲线：
频率特性测试仪 摘要：本实验以DDS芯片AD9851为信号发生器，以单片机MSP430F449为核心控制芯片，以FPGA为辅助，加之于外围电路来实现幅频及相频的检测。系统由6信模块组成：正弦扫频信号模块，待测阻容双T 网络模块，整形模块，幅值检测模块，相位检测模块，及显示模块。先以单片机送给AD9851控制字产生100HZ—100KHZ的扫频信号，经过阻容双T网络检测电路，一路信号通过真有效值AD637JP对有效值进行采集后进入单片机进行幅值转换，另一路信号由整形电路整形后进入FPGA进行相位检测及频率检测，最后由LCD显示输出，最终来完成幅频及相频的简单测试。 关键字：AD9851、 MSP430F449 、FPGA 、阻容双T网络、AD637 LM311比较器、液晶12864
目录 一、方案方案论证与选择 (3) 1. 扫描信号产生方案 (3) 1.1 数字直接频率合成技术(DDFS) (3) 1.2 程控锁相环频率合成 (3) 1.3 数字频率发生器（DDS）AD9851产生 (3) 2．相位检测方案 (4) 2.1 A/D采样查找最值法 (4) 2.2 FPGA鉴相法 (4) 3. 幅值检测方案 (5) 3.1 峰值检波法 (5) 3.2 真有效值芯片AD637检测法 (6) 二、系统总体设计文案及实现方框图 (7) 三、双T网络的原理分析及计算 (7) 1、双T网络的原理 (7) 2、双T网络的设计 (9) 四、主要功能模块电路设计 (11) 1、AD9851正弦信号发生器 (11) 2、减法电路及射极跟随器 (12) 3 整形电路 (13) 4 真有效值检测 (13) 五、系统软件设计 (14) 六、测试数据与分析 (15) 七、总结分析与结论 (17) 参考文献： (17) 附录： (17)
频率特性的测试 一、实验目的 1. 掌握频率特性的测试方法。 2. 进一步明确频率特性的概念及物理意义。 3. 明确控制系统参数对频率特性曲线形状的影响。 4.进一步学习用MATLAB仿真软件对实验内容中的电路进行仿真。 二、实验设备和仪器 1．计算机 2. MATLAB软件 三、实验原理 一个稳定的线性系统，在正弦信号的作用下，它的稳态输出将是一个与输入信号同频率的正弦信号，但振幅和相位一般与输入信号不同，而且随着输入信号的频率变化而变化。 在被测系统的输入端加正弦电压，待平稳后，其输出端亦为同频率的正弦电压，但幅值与相位一般都将发生变化，幅值与相位变化的大小和输入信号的频率相关。 取正弦输出与正弦输入的复数比，即为被测系统(或网络)的频率特性。 改变输入信号频率，测得该频率对应的输出电压振幅，与相位及输入信号的振幅计算出振幅比，做出幅频特性和相频率特性曲线。 对于参数完全未知的线性稳定系统可以通过实验方法求出其频率特性；我们从学习测试方法的角度，可以对已知的系统测其频率特性；在生产实践中，也常常是对已知的调试完毕的控制系统确定其实际的频率特性。 四、实验内容及步骤 启动MATLAB 7.0，进入Simulink后新建文档，在文档里绘制二阶系统的结构框图。 双击各传递函数模块，在出现的对话框内设置相应的参数。点击工具栏的按钮或simulation菜单下的start命令进行仿真。双击示波器模块观察仿真结果。 系统的结构框如图3所示。 图3频率特性测试MA TLAB仿真系统的结构框 五、实验内容
1．典型二阶系统 2 2 22)(n n n s s s G ωξωω++= 要求：绘制出6=n ω，1.0=ξ，0.3，0.5，0.8，2的伯德图，记录并分析ξ对系统伯德图的影响。 解：程序如下 wn=6;num=[wn^2]; zeta=[0.1 0.3 0.5 0.8 2] for i=1:5 den=[1 2*zeta(i)*wn wn^2]; G=tf(num,den) bode(G) hold on end 2．系统的开环传递函数为 （要求：绘制系统的奈氏图、伯德图，说明系统的稳定性，并通过绘制阶跃响应曲线验证。） 5 21 ()G s s = - 解：程序如下 num=[5]; den=[2 -1]; G=tf(num,den) figure(1)
辽宁工程技术大学实验报告 课程名称：集成电路设计基础 实验项目：放大器频率特性仿真 实验室：计算机软件实验室 姓名：张宇 学号： 0906110227 专业班级：电信09-2班 实验时间：2011年12月17日 实验成绩评阅教师
预习报告 一、实验目的 1、复习CMOS单级放大器和差动放大器的频率特性。 2、学习单级放大器和差动放大器的性能仿真方法。 二、实验内容 2.1 电阻负载共源级的频率特性 （1）画电路图如图5.1所示，其中电源电压为5V，电阻值为5000欧，输入电压为直流电压2.0V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag ）为0.1V，vdc为0.5V），MOS管的栅宽/长为100/10u。（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.ac dec 5 10meg 10G”（dec表示以10为底的对数频率扫描，5表示每个频率的十进数间包括5个点，10meg 10G表示扫描频率从10MHz到10GHz），输出命令“.print ac vm(out)”（vm表示输出电压的幅度），完整网表如图5.2所示。（3）仿真结果如图5.3所示。 2.2 源跟随器的频率特性 （1）画电路图如图5.4所示，其中电源电压为3V，电阻值为5000欧，输入电压为直流电压1.0V和交流电压（即source_v_ac器件，振幅（mag ）为0.1V，vdc为0.5V），MOS管的栅宽/长为100/10u。（2）输出网表文件，然后加入include命令，交流频率扫描“.ac dec 5 10meg 10G”，输出命令“.print ac vm(out)”，完整网表如图5.5所示，仿真结果如图5.6所示。 （3）也可以以分贝的形式输出，只需将图 5.5 中的输出语句
《信号与系统》综合训练2报告教师： 学生小组成员名单： 训练时间:2012年10月27日 报告内容： 一.训练要求 1.利用现有电路知识，设计低通、带通、高通、带阻滤波器， 2.写出滤波器的频率响应函数。 3.在MATLAB中，绘制滤波器的频谱图，指出滤波器主要参数， 4.说明对所设计的滤波器要提高这些参数该如何改进。写出改进后滤波器的频率响应函数，绘制改进后的滤波器频谱图 二.训练目的 1.练习设计低通、带通、高通、带阻滤波器，学会分析滤波器的频率响应函数。 2.学会利用MATLAB仿真分析各种滤波器的频率特性。 三．训练步骤
A.低通滤波器 1.低通滤波器电路图 通过Multisim 仿真对电路进行检验，检查电路是否具有低通滤波器的‘通低频，阻高频’的特性 输入信号频率为10HZ 时，通过滤波器的输出波形如下图 输入信号频率为100HZ 时，通过滤波器的输出波形如下图 通过对比输入频率为10HZ 和100HZ 的输出波形，可以看出该电路具有低通滤波器的‘通低频，阻频’的特性。 2.滤波器的频率响应函数 通过对电路进行分析，根据KVL 定理，可得 dt dv RC v v c c s += （1） 假定系统初始松弛，这该系统就是线性时不变系统。假定输入为st e ，这该系统的响应就为)(s H .将输入与输出代入（1）式中。 从2式中可以看出，当s 趋于0时，)(s H 趋于1，此时输入电压等于 输出电压。当s 趋于∞时，)(s H 趋于0，此时输出电压几乎为0。 3.MATLAB 仿真分析频率特性 根据频率响应函数 可以得到系数向量b=[0,1]，a=[r*c;1]。 利用MATLAB 求幅度频率响应与相位频率响应程序如下 r=1000;c=1e-8; b=[0,1]; a=[r*c;1];