实验二典型环节频率特性的测试

频率特性测试实验报告引言频率特性测试是一种常用的电子设备测试方法，用于评估电子设备在不同频率下的性能表现。

本实验旨在通过测试不同频率下的信号响应，来探究被测试物体的频率特性。

实验步骤1.准备测试设备和被测试物体：选择一台信号发生器作为测试设备，并选择一个被测试物体，如一个电子电路板或一个音响设备。

2.连接测试设备和被测试物体：将信号发生器的输出端与被测试物体的输入端相连接。

确保连接稳固可靠。

3.设置信号发生器的频率：根据实验要求，设置信号发生器的频率范围和步进值。

频率范围应覆盖被测试物体可能的工作频率。

4.开始测试：依次设置不同的频率，观察被测试物体的响应情况。

记录下每个频率下的测试数据。

5.分析测试数据：将记录的测试数据整理，并进行进一步的数据分析。

可以绘制频率-响应曲线图，以直观展示被测试物体的频率特性。

6.结果讨论：根据频率-响应曲线图和数据分析结果，讨论被测试物体的频率特性。

可以探讨其在不同频率下的增益、相位差等表现，并与预期的理论模型进行比较。

7.结论：总结被测试物体的频率特性，给出实验结果的解释和评价。

实验数据示例频率 (Hz) 响应幅度 (dB) 相位差 (°)100 0.5 10500 1.2 201000 2.0 302000 1.8 405000 1.0 4510000 0.8 50数据分析与讨论通过绘制频率-响应曲线图，我们可以清楚地观察到被测试物体的频率特性。

从实验数据中可以看出，被测试物体在低频段（100 Hz和500 Hz）响应幅度较小，相位差也较小。

随着频率的增加，响应幅度逐渐增强，相位差也逐渐增大。

当频率达到2000 Hz时，响应幅度达到最大值，相位差也达到最大值。

随后，响应幅度逐渐减小，相位差也逐渐减小。

这种频率特性的变化可能与被测试物体的电路结构和元件特性有关。

与预期的理论模型进行比较后发现，实验结果与理论模型基本一致。

在低频段，被测试物体对输入信号的响应较弱，可能是由于电路的带宽限制或信号衰减等原因。

频率特性测试_实验报告
实验名称：频率特性测试
实验目的：
1. 掌握频率特性测试的原理和方法。

2. 学习使用示波器进行频率特性测试。

3. 了解放大器的频率响应特性。

实验器材：
1. 示波器
2. 双极性电容
3. 电阻器
4. 信号发生器
5. 放大器
实验原理：
频率特性测试一般用于测试电路、放大器和滤波器等的频率响应特性。

在示波器的帮助下，我们可以通过使用信号发生器生成一个带有不同频率的正弦波进行测试，在不同的频率下测量放大器输出的电压，这样就可以分析出放大器的频率响应特性。

实验步骤：
1. 将信号发生器连接到放大器的输入端，将放大器的输出端连
接到示波器的通道1输入端。

2. 在信号发生器上设置正弦波频率为多个不同的值，例如
100Hz、1kHz、10kHz。

3. 在示波器上设置通道1为AC耦合并调整垂直调节和水平调节，使正弦波信号在屏幕上呈现符合要求的波形。

4. 记录示波器上显示的放大器输出电压，并将记录的数值制成表格，便于后续分析。

实验结果分析：
通过实验数据，我们可以绘制出放大器的幅频响应曲线，以表现放大器在不同频率下的增益特性。

在典型的幅频响应曲线中，我们会发现放大器的增益在低频时趋于平稳，在中频时达到峰值，在高频时进行了急剧的下降。

实验结论：
频率特性测试是一项非常常见的测试方法，适用于测试放大器、滤波器和其它电路的频率响应特性。

通过本次实验，我们学习了使用示波器进行频率特性测试的方法和技巧，掌握了测试和分析放大器幅频响应曲线的能力，为后续电路设计和优化提供了有力的支持。

频率特性实验报告频率特性实验报告引言：频率特性是描述信号在不同频率下的响应性能的重要指标。

在电子领域中，频率特性实验是非常常见的实验之一。

本文将介绍频率特性实验的目的、实验原理、实验步骤以及实验结果的分析。

一、实验目的：频率特性实验的目的是研究电路或系统在不同频率下的响应特性，了解信号在不同频率下的传输和滤波性能。

通过实验，可以掌握频率特性的测试方法和实验技巧，提高实验操作能力和数据处理能力。

二、实验原理：频率特性实验通常涉及到信号的输入和输出，以及信号的幅度和相位响应。

在实验中，常用的测试仪器有函数发生器、示波器和频谱分析仪。

1. 函数发生器：用于产生不同频率的信号作为输入信号。

可以调节函数发生器的频率、幅度和波形等参数。

2. 示波器：用于观测电路或系统的输入和输出信号波形。

示波器可以显示信号的幅度、相位和频率等信息。

3. 频谱分析仪：用于分析信号的频谱成分。

频谱分析仪可以显示信号在不同频率下的幅度谱和相位谱。

实验步骤：1. 准备实验所需的仪器和器材，包括函数发生器、示波器和频谱分析仪。

2. 连接电路或系统，将函数发生器的输出信号连接到被测电路或系统的输入端，将示波器或频谱分析仪连接到电路或系统的输出端。

3. 设置函数发生器的频率和幅度，选择适当的波形。

4. 调节示波器或频谱分析仪的参数，观测信号的波形和频谱。

5. 重复步骤3和步骤4，改变函数发生器的频率，记录不同频率下的信号波形和频谱。

实验结果分析：根据实验记录的信号波形和频谱数据，可以进行以下分析：1. 幅度响应：通过观察信号的幅度谱，可以了解电路或系统在不同频率下信号的衰减或增益情况。

如果幅度谱在不同频率下保持不变，则说明电路或系统具有平坦的幅度响应特性。

如果幅度谱在某些频率点出现峰值或谷值，则说明电路或系统对该频率具有增益或衰减。

2. 相位响应：通过观察信号的相位谱，可以了解电路或系统在不同频率下信号的相位变化情况。

相位谱可以显示信号的相位延迟或提前。

频率特性的测试实验报告频率特性的测试实验报告摘要：频率特性是描述系统对不同频率信号的响应能力的重要参数。

本实验旨在通过测试不同频率下的信号输入和输出，分析系统的频率特性。

实验结果表明，系统在不同频率下的响应存在一定的差异，频率特性测试可以有效评估系统的性能。

引言：频率特性是衡量系统对不同频率信号的响应能力的重要指标，对于各种电子设备和通信系统的设计和性能评估具有重要意义。

频率特性测试可以帮助我们了解系统在不同频率下的工作情况，为系统优化和故障排除提供依据。

实验方法：1. 实验器材准备：使用函数发生器作为信号源，连接到待测试系统的输入端；使用示波器连接到待测试系统的输出端，用于观测信号响应。

2. 实验参数设置：选择一系列不同频率的信号作为输入信号，设置函数发生器的频率范围和幅度。

3. 实验过程：逐一调节函数发生器的频率，观察示波器上输出信号的变化，并记录下输入信号和输出信号的幅度、相位差等参数。

4. 实验数据处理：根据记录的数据，绘制频率特性曲线，分析系统在不同频率下的响应情况。

实验结果：通过实验测试，我们得到了系统在不同频率下的响应数据，并绘制了频率特性曲线。

以下是实验结果的总结：1. 幅频特性：我们观察到系统在低频时具有较高的增益，随着频率的增加，增益逐渐下降。

在高频范围内，增益趋于平缓或下降较快，这可能是由于系统的带宽限制所致。

2. 相频特性：我们发现系统在不同频率下的相位差存在一定的变化。

在低频时，相位差较小，随着频率的增加，相位差逐渐增大。

这可能是由于系统的传递函数导致的相位延迟效应。

3. 频率响应范围：通过绘制频率特性曲线，我们可以确定系统的频率响应范围。

在曲线上观察到的3dB降低点可以作为系统的截止频率，超过该频率的信号将受到较大的衰减。

讨论与分析：频率特性测试结果对于系统的性能评估和优化具有重要意义。

通过分析实验结果，我们可以得出以下结论和建议：1. 频率特性的变化可能是由于系统中的电容、电感等元件的频率响应特性导致的。

自动控制原理实验报告（三）
频率特性测试
一．实验目的
1．了解线性系统频率特性的基本概念。

2．了解和掌握对数幅频曲线和相频曲线（波德图）的构造及绘制方法。

二．实验内容及步骤
被测系统是一阶惯性的模拟电路图见图3-2-1，观测被测系统的幅频特性和相频特性，填入实验报告。

本实验将正弦波发生器（B4）单元的正弦波加于被测系统的输入端，用虚拟示波器观测被测系统的幅频特性和相频特性，了解各种正弦波输入频率的被测系统的幅频特性和相频特性。

图3-2-1 被测系统的模拟电路图
实验步骤：
（1）将函数发生器（B5）单元的正弦波输出作为系统输入。

（2）构造模拟电路。

三．实验记录：
ω
ω=1
ω=1.6
ω=3.2
ω=4.5
ω=6.4
ω=8
ω=9.6
ω=16
实验分析：
实验中，一阶惯性环节的幅频特性)(ωL ，相频特性)(ωϕ随着输入频率的变化而变化。

惯性环节的时间常数T 是表征响应特性的唯一参数，系统时间常数越小，输出相应上升的越快，同时系统的调节时间越小。

典型环节(或系统)的频率特性测量一·实验目的1 学习和掌握测量典型环节(或系统)频率特性曲线的方法和技能。

2 学习根据实验所得频率特性曲线求取传递函数的方法。

二·实验要求1 用实验方法完成一阶惯性环节的频率特性曲线测试。

2 用实验方法完成典型二阶系统开环频率特性曲线的测试。

3 根据测得的频率特性曲线求取各自的传递函数。

4 用软件仿真方法求取一阶惯性环节频率特性和典型二阶系统开环频率特性 并与实验所得结果比较。

三·实验步骤1 熟悉实验箱上的信号源,掌握改变正弦波信号幅值和频率的方法。

利用实验箱上的模拟电路单元,参考本实验附录设计并连接“一阶惯性环节”模拟电路(如用U9+U8连成)或“两个一阶惯性环节串联”的模拟电路(如用U9+U11连成)。

2 利用实验设备完成一阶惯性环节的频率特性曲线测试。

无上位机时 利用实验箱上的信号源单元U2所输出的正弦波信号作为环节输入 即连接箱上U2的“正弦波”与环节的输入端(例如对一阶惯性环节即图1.5.2的Ui)。

然后用示波器观测该环节的输入与输出(例如对一阶惯性环节即测试图1.5.2的Ui和Uo)。

注意调节U2的正弦波信号的“频率”电位器RP5与“幅值”电位器RP6 测取不同频率时环节输出的增益和相移(测相移可用“李沙育”图形),从而画出环节的频率特性。

有上位机时 必须在熟悉上位机界面操作的基础上 充分利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能。

为了利用上位机提供的虚拟示波器与信号发生器功能 接线方式将不同于上述无上位机情况。

仍以一阶惯性环节为例 此时将Ui连到实验箱U3单元的O1或O2(D/A通道的输出端,这个是通过上位机选择其中的一路输出),将Uo连到实验箱U3单元的I1(A/D通道的输入端),然后再将你选择的D/A输出通道测试信号O1(如果选择的是O1)连接到这组A/D输入的另一采集输入端I2,然后连接设备与上位机的USB通信线。

课程名称： 控制理论乙 指导成绩：实验名称： 频率特性的测量 实验类型：同组学生__ 一、实验目的和要求〔必填〕二、实验内容和原理〔必填〕 三、主要仪器设备〔必填〕四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析〔必填〕 七、讨论、心得 一、实验目的和要求1．掌握用李沙育图形法,测量各典型环节的频率特性；2．根据所测得的频率特性,作出伯德图,据此求得环节的传递函数. 二、实验内容和原理1.实验内容〔1〕R-C 网络的频率特性.图5-2为滞后--超前校正网络的接线图,分别测试其幅频特性和相频特性. 〔2〕闭环频率特性的测试被测的二阶系统如图5-3所示,图5-4为它的模拟电路图. 取参考值051R K =,1R 接470K 的电位器,2510R K =,3200R K =2.实验原理对于稳定的线性定常系统或环节,当其输入端加入一正弦信号()sin m X t X t ω=,它的稳态输出是一与输入信号同频率的正弦信号,但其幅值和相位随着输入信号频率ω的改变而改变.输出信号为其中()mmY G j X ω=,()arg ()G j ϕωω= 只要改变输入信号的频率,就可以测得输出信号与输入信号的幅值比()G j ω和它们的相位差()ϕω.不断改变()x t 的频率,就可测得被测环节〔系统〕的幅频特性和相频特性. 本实验采用李沙育图形法,图5-1为测试的方框图在表〔1〕中列出了超前于滞后时相位的计算公式和光点的转向.表中 02Y 为椭圆与Y 轴交点之间的长度,02X 为椭圆与X 轴交点之间的距离,m X 和m Y 分别为()X t 和()Y t 的幅值.三、主要仪器设备1．控制理论电子模拟实验箱一台； 2．慢扫描示波器一台；3. 任意函数信号发生器一台； 4．万用表一只. 四、操作方法和实验步骤 1.实验一〔1〕根据连接图,将导线连接好〔2〕由于示波器的CH1已经与函数发生器的正极相连,所以接下来就要将CH2接在串联电阻电容上,将函数发生器的正极接入总电路两端,并且示波器和函数发生器的黑表笔连接在一起接地.〔3〕调整适当的扫描时间,将函数发生器的幅值定为5V 不变,然后摁下扫描时间框中的menu,点击从Y-t变为X-Y显示.〔4〕改变函数发生器的频率,记录数据与波形.2.实验二：基本与实验一的实验步骤相同.五、实验数据记录和处理1.实验结果分析〔1〕实验一根据测得的数据,并经过一系列计算之后,得到的实验一幅频相频特性曲线如图所示：实验一幅频特性曲线〔实验〕实验一相频特性曲线〔实验〕通过运用公式理论计算得到的曲线如下图所示：实验一幅频特性曲线〔计算〕实验一相频特性曲线〔计算〕通过matlab仿真所得实验一中的幅频相频特性曲线如下图所示：由此可以看出,所测并计算之后得到的幅频特性曲线与相频特性曲线和公式计算结果所得到的曲线非常相近,并且与通过matlab仿真得到的波特图之间的差距很小,但仍然存在一定误差.（2）实验二根据测得的实验结果,在matlab上绘制幅频特性曲线图如下图所示：实验二幅频特性曲线〔实验〕实验二相频特性曲线〔实验〕根据计算结果,在matlab上绘制幅频曲线如下图所示实验二幅频特性曲线〔计算〕实验二相频特性曲线〔计算〕通过matlab程序仿真得到的幅频与相频曲线如下图所示：由上图分析可以得到,实验所测得到的幅频特性曲线与计算结果得到的曲线几乎一样,并且与matlab仿真的波特图非常相近.但是实验所测得到的相频特性曲线虽然和计算结果得到的曲线较为温和,但是却与matlab 仿真得到的相频曲线有着非常大的差别.这一点的主要原因为：...2.实验误差分析本次实验的误差相对于其他实验的误差而言比较大,主要原因有以下几点：（1）示波器读取幅值的时候,由于是用光标测量,观测到的误差相对来说非常大,尤其是当李萨如图像与x 轴的交点接近于零的时候,示波器的光标测量读数就非常困难了.（2）在调整函数发生器的频率过程中,由于示波器的李萨如图像模型对于横坐标扫描时间的要求,导致当频率增加的时候,可观测的点寥寥无几.只能用display里面的连续记录显示功能来记录波形.这样记录下来的波形,由于本身点走动的时候带有一定厚度,导致记录波形的宽度非常大,并且亮度基本一致,无法判断曲线边界的具体值,造成的误差也是非常大的.（3）在绘制曲线过程中,由于测量数据点有限,而造成绘制曲线与计算值存在一定误差.（4）本次实验的计算量非常繁琐且冗杂,对于实验误差的影响也是非常大的.（5）电阻和电容等非理想元件造成的误差3.思考题（1）在实验中如何选择输入的正弦信号的幅值？解：先将频率调到很大,再是信号幅值应该调节信号发生器的信号增益按钮,令示波器显示方式为信号-时间模式,然后观测输出信号,调节频率,观察在各个频段是否失真.（2）测试频率特性时,示波器Y轴输入开关为什么选择直流？便于读取数据,使测量结果更加准确.（3）测试相频特性时,若把信号发生器的正弦信号送入Y轴,被测系统的输出信号送入X轴,则根据椭圆光点的转动方向,如何确定相位的超前和迟后？若将输入和输出信号所在的坐标轴变换,则判断超前和滞后的办法也要反过来,即顺时针为滞后,逆时针为超前.七、讨论、心得1.在实验过程中,一定要耐心仔细,因为可能会出现李萨如图像与光轴的两个交点非常接近于原点,由于曲线本身的宽度,造成的视觉误差会非常大.所以在用光标测量数据的时候,一定要非常仔细耐心,尽可能让误差降到最小.2.在实验过程中,随着频率的增加,李萨如图像的显示光点也会随之减少,这个时候一定要适当调节扫描时间,尽量往小调,让扫描光点增加,形成比较完整的曲线,以便于测量与观察.3.在做第二个实验的时候,即使扫描时间已经调到了最小,仍然无法看见完整的曲线,这时,需要摁下示波器上display按钮,然后点击是否记录轨迹,然后就可以让点完整清晰地将曲线还原回来,从而减小误差.4.在计算过程中,注意认真仔细.计算量繁杂,容易导致计算错误,可以多设几个变量来解决.5.在绘制曲线过程中,如果直接用角速度w的话,有可能会出现小频率的点比较密集,大频率的点比较疏松,得到的曲线误差比较大,并且并不美观.当数据相差较大时,我采用了将横坐标求对数之后,再将新得到的数据作为横坐标绘制图像,则实验图像变得非常美观和清晰,并且具有说服力.6.通过本次实验,我了解到了频率特性测量的方法以与怎样求幅频特性|G<w>|和相频特性φ<w>的值,并且通过将自己实验所得曲线、实际计算曲线与matlab仿真之间的对比,将理论、实践、仿真融为一体,使我更加加深了频率响应曲线的认识.这样的方法,在以后的学习过程中,会应用的更加广泛,并且具有非常深远的意义.。

频率特性测试实验报告频率特性测试实验报告摘要：本实验旨在通过频率特性测试，研究和分析不同电路元件和电子设备在不同频率下的响应特性。

通过实验数据的收集和处理，我们可以了解电路的频率响应、频率特性以及其在不同频率下的性能表现。

实验结果显示，在不同频率下，电路元件和电子设备的频率响应存在差异，这对于电路设计和信号处理具有重要意义。

引言：频率特性是指电路或电子设备在不同频率下的响应能力。

了解电路在不同频率下的性能表现，对于电路设计、信号处理和通信系统的优化具有重要意义。

通过频率特性测试，我们可以分析电路的频率响应、幅频特性和相频特性，从而更好地了解电路的工作原理和性能。

实验方法：1. 实验仪器和设备：本实验使用了函数发生器、示波器、电阻、电容、电感等实验仪器和设备。

2. 实验步骤：（1）连接电路：根据实验要求，连接电路并确保电路连接正确。

（2）设置函数发生器：根据实验要求，设置函数发生器的频率和幅度。

（3）测量电压和相位：使用示波器测量电路中的电压和相位差。

（4）记录实验数据：根据实验要求，记录不同频率下的电压和相位差数据。

（5）数据处理：根据实验数据，绘制幅频特性曲线和相频特性曲线，分析电路的频率响应特性。

实验结果与分析：通过实验数据的收集和处理，我们得到了电路在不同频率下的电压和相位差数据，并绘制了幅频特性曲线和相频特性曲线。

实验结果显示，在低频率下，电路的幅频特性较为平缓，而在高频率下，幅频特性逐渐下降。

相位差随频率的变化呈现出一定的规律，这与电路元件的特性有关。

通过对实验结果的分析，我们可以进一步了解电路的频率响应特性。

实验应用：频率特性测试在电路设计、信号处理和通信系统中具有广泛的应用。

通过了解电路在不同频率下的响应特性，我们可以优化电路设计，提高信号处理的效果，以及改进通信系统的性能。

例如，在音频放大器设计中，对于不同频率的音频信号，需要了解放大器的频率响应特性，以保证音频信号的传输质量。

另外，在无线通信系统中，了解天线的频率特性，可以优化天线设计，提高信号的传输距离和稳定性。

实验题目：典型环节频域特性的仿真实验一、实验目的：1、加深了解系统频率特性的概念。

2、学习使用Matlab软件绘制Nyquist图、Bode图的基本方法。

3、掌握典型环节的频率特性。

二、实验设备：Matlab三、实验内容：用Matlab绘制典型环节（比例、积分、微分、惯性、二阶）的Nyquis图、Bode图，研究频率特性。

四、实验步骤：1.绘制比例环节传递函数g(s)=K的频率特性图。

运行Matlab，进入命令窗口，键入命令：num=[1];den=[0,0,2];G1=tf(num,den)nyquist(G1) (回车)则显示传递函数g(s)=2，及对应的Nyquist图曲线，观察并分析曲线，然后记录该曲线，并要求在曲线图上注明频率ω的变化情况。

再键入命令：gridbode(G1) (回车)则显示对应的Bode图曲线，观察并分析曲线，然后记录该曲线，并要求在曲线图上注明纵、横坐标。

2.绘制积分环节传递函数g(s)=1/Ts 的频率特性图。

运行Matlab，进入命令窗口，键入命令：num=[1];den=[0,3,0];G1=tf(num,den)nyquist(G1) (回车)则显示传递函数g(s)=1/4s ，及对应的Nyquist图曲线，观察并分析曲线，然后记录该曲线，并要求在曲线图上注明频率ω的变化情况。

再键入命令：gridbode(G1) (回车)则显示对应的Bode图曲线，观察并分析曲线，然后记录该曲线，并要求在曲线图上注明纵、横坐标。

3.绘制微分环节传递函数g(s)=Ts 的频率特性图。

运行Matlab，进入命令窗口，键入命令：gridbode(G1) (回车)则显示对应的Bode图曲线，观察并分析曲线，然后记录该曲线，并要求在曲线图上注明纵、横坐标。

五、仿真和实验结果记录比例环节Nyquist图曲线（K=2）比例环节Bode图曲线积分环节Nyquist图曲线（T=3）积分环节Bode图曲线微分环节Nyquist图曲线（T=3）微分环节Bode图曲线惯性环节Nyquist图曲线（T=5) 惯性环节Bode图曲线二阶环节Nyquist图曲线（ξ=0.9）二阶环节Bode图曲线六、实验结果分析。

《自动控制原理》实验指导书山西农业大学工程技术学院目录自动控制理论电子模拟实验指导书实验一、控制系统典型环节的模拟实验二、一阶系统的时域响应及参数测定实验三、二阶系统的瞬态响应分析实验四、PID控制器的动态特性实验五、典型环节频率特性的测试附录：扫频电源操作使用说明实验一 控制系统典型环节的模拟一、 实验目的1）、熟悉超低频扫描示波器的使用方法2）、掌握用运放组成控制系统典型环节的电子电路 3）、测量典型环节的阶跃响应曲线4）、通过实验了解典型环节中参数的变化对输出动态性能的影响二、 实验仪器1）、控制理论电子模拟实验箱一台 2）、超低频慢扫描示波器一台 3）、万用表一只三、 实验原理以运算放大器为核心元件，由其不同的R-C 输入网络和反馈网络组成的各种典型环节，如图1-1所示。

图中Z 1和Z 2为复数阻抗，它们都是由R 、C 构成。

基于图中A 点的电位为虚地，略去流入运放的电流，则由图1-1得：由上式可求得由下列模拟电 路组成的典型环节的传递函数及 其单位阶跃响应。

1)、比例环节比例环节的模拟电路如图1-2所示： 图1-1、运放的反馈连接(1) )(12Z Z u u S G i o =-=2=410820==12KKZ Z )S (G）（2 1+=1+1•=R 1+==21212212TS KCS R R R CS /R CS/R Z Z )S (G图1-2 比例环节2）、惯性环节取参考值R 1=100K ，R 2=100K ，C=1uF图1-3、惯性环节3）、积分环节取参考值R =200K ，C =1uF图1-4、积分环节）（3 11/1)(12TSRCS R CSZ Z S G ==== RC =T 积分时间常数式中4）、比例微分环节（PD ），其接线图如图及阶跃响应如图1-5所示。

参考值R 1=200K ，R 2=410K ，C =0.1uF图1-5 比例微分环节5）、比例积分环节，其接线图单位阶跃响应如图1-6所示。

频率特性的测量实验报告一、实验目的频率特性是系统在正弦输入信号作用下，稳态输出与输入的幅值比和相位差随频率变化的关系。

本次实验的目的是通过测量系统的频率特性，深入理解系统的性能和特性，掌握频率特性的测量方法和数据分析处理技巧。

二、实验原理1、频率特性的定义系统的频率特性可以表示为幅频特性和相频特性。

幅频特性是输出信号与输入信号的幅值比随频率的变化关系，相频特性是输出信号与输入信号的相位差随频率的变化关系。

2、测量方法本次实验采用扫频法测量系统的频率特性。

扫频法是通过改变输入正弦信号的频率，同时测量输出信号的幅值和相位，从而得到系统的频率特性。

三、实验设备1、信号发生器用于产生不同频率的正弦输入信号。

2、示波器用于测量输入和输出信号的幅值和相位。

3、被测系统本次实验中的被测系统为一个无源 RC 网络。

四、实验步骤1、按照实验电路图连接好实验设备，确保连接正确无误。

2、打开信号发生器，设置起始频率、终止频率和频率步长，产生扫频正弦信号。

3、在示波器上同时观察输入和输出信号的波形，调整示波器的参数，使波形清晰稳定。

4、测量不同频率下输出信号的幅值和相位，并记录下来。

5、改变输入信号的频率，重复步骤 4，直到完成整个频率范围内的测量。

五、实验数据及处理以下是本次实验测量得到的数据：｜频率（Hz）｜幅值比|相位差（度）｜｜｜｜｜｜100|0707|－45|｜200|05|－634|｜300|0316|－716|｜400|0224|－760|｜500|0177|－787|｜600|0141|－813|｜700|0114|－832|｜800|0093|－848|｜900|0077|－861|｜1000|0064|－871|根据实验数据，绘制幅频特性曲线和相频特性曲线：1、幅频特性曲线以频率为横坐标，幅值比为纵坐标，绘制幅频特性曲线。

从曲线中可以看出，随着频率的增加，幅值比逐渐减小，表明系统对高频信号的衰减作用增强。

频率特性实验报告频率特性实验报告引言：频率特性是指某个系统或信号在不同频率下的响应情况。

在电子工程领域中，频率特性的研究对于设计和分析电路、滤波器以及信号处理系统至关重要。

本实验旨在通过实际测量和分析来探究不同电路元件的频率特性，并深入理解频率对于电路性能的影响。

实验目的：1. 理解频率特性的概念和重要性；2. 掌握频率特性的测量方法和分析技巧；3. 研究不同电路元件的频率响应特性。

实验器材和方法：1. 实验器材：信号发生器、示波器、电阻、电容、电感等；2. 实验方法：通过改变信号发生器的频率，测量电路中的电压响应，并记录数据。

实验过程与结果：1. 实验一：RC低通滤波器的频率特性测量在实验中，我们搭建了一个RC低通滤波器电路，并通过改变信号发生器的频率，测量了电路中的电压响应。

实验结果显示，随着频率的增加，电压响应逐渐减小，且在截止频率附近有明显的衰减。

这说明RC低通滤波器对高频信号有较好的抑制作用。

2. 实验二：RL高通滤波器的频率特性测量在实验中，我们搭建了一个RL高通滤波器电路，并通过改变信号发生器的频率，测量了电路中的电压响应。

实验结果显示，随着频率的增加，电压响应逐渐增大，且在截止频率附近有明显的增益。

这说明RL高通滤波器对低频信号有较好的传递作用。

3. 实验三：LC并联谐振电路的频率特性测量在实验中，我们搭建了一个LC并联谐振电路，并通过改变信号发生器的频率，测量了电路中的电压响应。

实验结果显示，在谐振频率附近，电压响应达到最大值，且有明显的共振现象。

这说明LC并联谐振电路在谐振频率处具有较大的电压增益。

讨论与分析：通过以上实验，我们可以得出一些结论和发现：1. 不同类型的滤波器具有不同的频率特性，可以用于特定频率范围的信号处理；2. 截止频率是滤波器性能的重要参数，决定了滤波器对信号的抑制或传递能力；3. 谐振频率是共振电路的重要特性，具有较大的电压增益。

结论：频率特性是电子工程中重要的研究内容，对于电路设计和信号处理具有重要意义。

自动控制原理实验实验一典型环节的模拟研究1.各典型环节的方块图及传函2.各典型环节的模拟电路图及输入响应，其中，3.实验内容及步骤（1）观测比例，积分,比例积分,比例微分和惯性环节的阶响应曲线①准备：使运放处于工作状态。

将信号源单元（U1SG）的ST端（插针）与+5V端（插针）用“短路块”短接，使模拟电路中的场效应管（3DJ6）夹断，这时运放处于工作状态。

②阶路信号的产生：电路可采用图1-1所示电路，它由“单脉冲单元”（U13SP）及“电位器单元”（U14 P）组成。

图1-1具体线路形成：在U13单元中，将H1与+5V插针用“短路块”短接，H2插针用排线接至U14P单元的X插针；在U14P单元中，将Z插针和GND插针用“短路块”短接，最后由插座的Y端输出信号。

以后实验若再用到阶跃信号时，方法同上，不再述。

实验步骤①按2中的各典型环节的模拟电路图将线接好（先按比例）。

（PID先不接）②将模拟电路输入端（U1）与阶跃信号的输出端Y相联接；模拟电路的输出端（U0）接至示波器。

③按下按钮（或松开按钮）H时，用示波器观测输出端的实际响应曲线U0（t），且将结果记下。

改变比例参数，重新观测结果。

④同理得出积分、比例积分、比例微分和惯性环节的实际响应曲线，它们的理想曲线和实际响应曲线见表1-1。

表1-1续表1-1=（2）观察PID环节的响应曲线实验步骤：①此时U1采用U1，SG单元的周期性方波信号（U1单元的ST的插针改为与S插针用“短路块”短接，S11波段开关置于“阶跃信号”档，“OUT”端的输出电压即为阶跃信号电压，信号周期由波段开关S12和电位器W11调节，信号幅值由电位器W12调节。

以信号幅值小\信号周期较长为比较适宜）。

②参照2中的PID模拟电路图，将PID环节搭接好。

③将①中产生的周期性方波信号加到PID环节的输入端（U1），用示波器观测PID输出端（U0），改变电路参数，重新观察并记录。

实验二典型系统瞬态响应和稳定性1.典型二阶系统①典型二阶系统的方块图及传函图2-1图是典型二阶系统原理方块图，其中T0=1S，T1=0.1S,K1分别为10、5、2.5、1。

实验三 典型环节和系统频率特性的测量一、实验目的1. 了解典型环节和系统的频率特性曲线的测试方法；2. 根据实验求得的频率特性曲线求取传递函数。

二、实验设备同实验一。

三、实验内容1. 惯性环节的频率特性测试；2. 二阶系统频率特性测试；3. 无源滞后—超前校正网络的频率特性测试；4. 由实验测得的频率特性曲线，求取相应的传递函数；5. 用软件仿真的方法，求取惯性环节和二阶系统的频率特性。

四、实验原理1. 系统（环节）的频率特性设G(S)为一最小相位系统（环节）的传递函数。

如在它的输入端施加一幅值为Xm 、频率为ω的正弦信号，则系统的稳态输出为)sin()()sin(ϕωωϕω+=+=t j G Xm t Y y m由式①得出系统输出，输入信号的幅值比相位差)()(ωωj G Xmj G Xm Xm Ym == (幅频特性) )()(ωωφj G ∠= (相频特性)式中)(ωj G 和)(ωφ都是输入信号ω的函数。

2. 频率特性的测试方法 2.1 李萨茹图形法测试 2.1.1幅频特性的测试 由于 mmm m X Y X Y j G 22)(==ω 改变输入信号的频率，即可测出相应的幅值比，并计算 mmX Y A L 22log 20)(log 20)(==ωω （dB ） 其测试框图如下所示：图3-1 幅频特性的测试图(李萨茹图形法)注：示波器同一时刻只输入一个通道，即系统（环节）的输入或输出。

2.1.2相频特性的测试图3-2 幅频特性的测试图(李萨茹图形法)令系统（环节）的输入信号为：t X t X m ωsin )(= (3-1) 则其输出为 )sin()(φω+=t Y t Y m (3-2)对应的李萨茹图形如图3-2所示。

若以t 为参变量,则)(t X 与)(t Y 所确定点的轨迹将在示波器的屏幕上形成一条封闭的曲线(通常为椭圆)，当t=0时，0)0(=X 由式(3-2)得 )sin()0(φm Y Y = 于是有 mm Y Y Y Y 2)0(2sin )0(sin )(11--==ωφ (3-3) 同理可得mX X 2)0(2sin )(1-=ωφ (3-4) 其中)0(2Y 为椭圆与Y 轴相交点间的长度； )0(2X 为椭圆与X 轴相交点间的长度。

频率特性测试学生姓名：学号：院（系）：专业：实验二、频率特性测试实验学时：2学时实验类型：综合实验要求：必修知识点：扫频仪原理与使用；陶瓷滤波器的介绍；系统频率特性的概念。

一、实验目的1、了解扫频仪的原理和使用，加深对系统频率特性曲线的感性认识, 掌握频率特性的测试方法。

2、了解陶瓷滤波器的频率特性。

二、实验内容学习扫频仪的使用，观测扫频仪的扫频范围，用扫频仪BT3C测量陶瓷滤波器 L6.5的频率特性。

三、实验仪器BT-3C频率特性测试仪、高频实验板四、实验原理：1、扫频测量技术在现代测量中，为了测量系统的全面表征，需要从以往的静态测量转变到动态测量。

扫频测量就是一种动态测量。

所谓扫频，就是利用某种方法，使正弦信号的频率随时间按一定规律，在一定范围内反复扫动，这种频率扫动的正弦信号，称为扫频信号。

利用扫频信号，可以在频域内对元器件或系统的频率特性进行动态测量，例如，测量画出一个放大器的动态频率特性曲线等。

2、陶瓷滤波器陶瓷滤波器简称CF，可分为带阻和带通两类。

CF能起滤波作用是由于陶瓷的压电效应。

若将高频交流电压加在压电陶瓷片的两面时，在高频交变电场的作用下，陶瓷片将随信号的交变而产生机械振动，当陶瓷片的固有频率(由其形状尺寸定)与外加信号频率一致时，陶瓷片表现出与LC串联谐振电路相似的特性。

CF有二端式和三端式的，本次实验中使用的是三端式的，型号为L6.5，即6.5 MHz 的带通滤波器。

其电路符号和外型图如下：图2－1五、实验对象本实验采用LM733集成宽带放大器，其特点是可放大0～120MHz 的电压信号，无需外补偿，有10、100、400三种增益供选用，改变增益调整端G1（G1A 、G1B ）、G2（G2A 、G2B ）的连接方式便可改变增益，可双端输入输出，它被广泛用做弱信号的前置放大器、宽带视频放大器、中频放大器等。

国产的F733、BGF733、FX733与它完全相同。

实验是由LM733集成宽频带放大器和6.5MHz 陶瓷滤波器所组成，其电路框图如下图所示。

频率特性的测试频率特性的测试一、实验目的用信号发生器和示波器测量被测系统的频率特性二、实验仪器1、TKKL-1 控制理论实验箱 1 台2、TDS1001B 数字存储示波器1 台 3、万用表 1 只 4、U 盘 1 只（学生自备）三、实验原理对于稳定的定常系统或环节，当其输入端加入一正弦信号X(t)=XmSinω t，它的稳态输出是一与输入信号同频率的正弦信号，但其幅值和相位将随着输入信号的频率ω 的变化而变化。

即输出信号为Y （t）＝Ym Sin(ω t+ ? )= Xm|G(jω )|Sin(ω t+ ? ),其中|G(jω )|=Ym , ? (ω ) Xm＝argG(jω ) 所以，只要改变输入信号x(t)的频率ω ，就可测得输出信号与输入信号的幅值比|G(jω )| 和它们的相位? (ω )＝argG(jω )。

不断改变x(t)的频率，就可测得被测环节的幅频特性|G(j ω )|和相频特性? (ω )。

本实验通过使用示波器分别测量输入信号及输出信号的幅值及相位关系，实现对幅频特性及相频特性进行测量。

四、实验内容1、测量二阶系统的闭环频率特性。

（K=200/51,T1=0.02,T2=0.051）2、根据被测电路和系统的传递函数，设计相应的实验线路图，画出要测量的二阶系统的方框图及模拟电路图。

3、计算所设计的二阶系统的频率特性的理论值，确定要测量的关键点的频率及要测量的频率范围，设计好实验记录表格。

二阶系统的传递函数 G(s)=K (T1s ? 1)T2s ? K K (T1 jω? 1)T2 jω ? K二阶系统的频率特性G(jω )=K幅频︳G(jω )︳=2 2 K ? T1 T2 ω - 2KT 1T2 ω ? T2 ω 2 4 2 2 2相频? (ω )= - arctan 计算的理论值如下表：频率 f 频率ω 幅频相频频率 f 频率ω 幅频相频 0.36 2.26 1.001 1.69o 10 62.83 1.223 91.88oT2ω K - T1T2ω22 12.57 1.028 9.67o 12 75.40 0.916 116.02o 5 31.42 1.179 28.80o 13.52 84.95 0.709 128.44o 8 50.27 1.355 62.34o 15 94.25 0.557 136.91o 8.11 50.96 1.355 63.91o 18 113.10 0.145 147.70o 9 56.56 1.325 77.14o 30 188.50 0.015 163.44o4、完成实验并记录相关实验数据，验证数据的合理性。

实验报告
实验名称：
典型环节的频率特性实验
实验目的：
加深理解系统频率特性的物理概念；掌握系统频率特性的实验方法；
掌握频率特性的Bode 图Nquist图的绘制。

实验原理：
实验方法与步骤：
1. 在实验项目下拉框中选中[系统频率特性]实验并设置相应的实验参数。

2. 选择时间-电压图、信号发生器的频率：频率2、周期5（参考值），选《自动》采样。

数据采集过程如图所示：
3、待数据采样结束后点击按钮，即可显示出所测量的波特图。

4、在完成步骤3后，在显示区单击鼠标右键，即出现奈氏图。

实验内容：
1、做一阶系统的频率特性实验，画出该系统的Bode 图与Nquist图。

2、二阶系统的频率特性实验，画出该系统的Bode 图与Nquist图。

3、改变二阶系统的阻尼比ζ，观察欠阻尼与临界阻尼情况下的频率特性。

3、确定系统的转角频率、幅值穿越频率、截至频率的实测值。

●实验报告
1、图示一阶系统频率特性实验的Bode 图与Nquist图。

2、二阶振荡系统（欠阻尼）频率特性实验的Bode 图与Nquist图。

3、确定系统的转角频率、谐振频率、截至频率的实测值。

4、填写实验数据与响应曲线。