《电磁场与电磁波》仿真实验

《电磁场与电磁波》仿真实验

2016年11月

《电磁场与电磁波》仿真实验介绍

《电磁场与电磁波》课程属于电子信息工程专业基础课之一，仿真实验主要目的在于使学生更加深刻的理解电磁场理论的基本数学分析过程，通过仿真环节将课程中所学习到的理论加以应用。受目前实验室设备条件的限制，目前主要利用 MATLAB 仿真软件进行，通过仿真将理论分析与实际编程仿真相结合，以理论指导实践，提高学生的分析问题、解决问题等能力以及通过有目的的选择完成实验或示教项目，使学生进一步巩固理论基本知识，建立电磁场与电磁波理论完整的概念。

本课程仿真实验包含五个内容：

一、电磁场仿真软件——Matlab的使用入门

二、单电荷的场分布

三、点电荷电场线的图像

四、线电荷产生的电位

五、有限差分法处理电磁场问题

目录

一、电磁场仿真软件——Matlab的使用入门……………............................................... .4

二、单电荷的场分

布 (10)

三、点电荷电场线的图像 (12)

四、线电荷产生的电位 (14)

五、有限差分法处理电磁场问题 (17)

实验一电磁场仿真软件——Matlab的使用入门

一、实验目的

1. 掌握Matlab仿真的基本流程与步骤；

2. 掌握Matlab中帮助命令的使用。

二、实验原理

（一）MATLAB运算

1.算术运算

(1)．基本算术运算

MATLAB的基本算术运算有：＋(加)、－(减)、*(乘)、/(右除)、\(左除)、

^(乘方)。

注意，运算是在矩阵意义下进行的，单个数据的算术运算只是

一种特例。

(2)．点运算

在MATLAB中，有一种特殊的运算，因为其运算符是在有关算术运算符前面加点，所以叫点运算。点运算符有.*、./、.\和.^。两矩阵进行点运算是指它们的对应元素进行相关运算，要求两矩阵的维参数相同。

例1：用简短命令计算并绘制在0≤x≦6范围内的sin(2x)、sinx2、sin2x。

程序：x=linspace(0,6)

y1=sin(2*x),y2=sin(x.^2),y3=(sin(x)).^2;

plot(x,y1,x, y2,x, y3)

（二）几个绘图命令

1. doc命令：显示在线帮助主题

调用格式：doc 函数名

例如：doc plot，则调用在线帮助，显示plot函数的使用方法。

2. plot函数：用来绘制线形图形

plot(y),当y是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。

plot(x,y),其中x和y为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和y 坐标数据。

plot(x,y,s)

contour函数：用来绘制等高线图形

ezplot函数:对于显式函数f=f(x),在默认范围[-2π

对于隐式函数f=f(x,y)，在默认的平面区域[-2π

3．具有两个纵坐标标度的图形

在MATLAB中，如果需要绘制出具有不同纵坐标标度的两个图形，可以使用plotyy绘图函数。调用格式为：

plotyy(x1,y1,x2,y2)

其中x1,y1对应一条曲线，x2,y2对应另一条曲线。横坐标的标度相同，纵坐标有两个，左纵坐标用于x1,y1数据对，右纵坐标用于x2,y2数据对。

4．三维曲线

plot3函数与plot函数用法十分相似，其调用格式为：

plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…,xn,yn,zn,选项n)

其中每一组x,y,z组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot函数相同。当x,y,z是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y,z是同维矩阵时，则以x,y,z对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。

5.legend命令：为绘制的图形加上图例

调用格式：legend('string1','string2',...)

例如：legend('电信161班','学号：05401111','张三

','Location','best');

6. xlabel命令：给X轴加标题

调用格式：xlabel('string')

例如：xlabel('x');

三、实验内容

1. 在命令窗口中运行一个加法程序；

2. 在命令窗口中练习帮助命令（doc命令）的使用。

3. 建立第一个M文件，并运行，观察并保存运行结果。

四、实验步骤

1.在命令窗口中运行一个加法程序

（1）点击桌面上matlab7.0快捷方式图标，如图1.1所示，启动该软件。

图1.1 matlab7.0快捷方式图标

（2）在打开的界面右方，是命令窗口（Command Windows），如图1.2所示，在闪动光标处可以写入命令；

《模拟电子技术实验》实验指导书

北方民族大学 Beifang University of Nationalities 《模拟电子技术实验》课程指导书 北方民族大学教务处

北方民族大学 《模拟电子技术实验》课程指导书 编著杨艺丁黎明 校审杨艺 北方民族大学教务处 二〇一二年三月

《模拟电子技术实验》课程是工科类大学二年级学生必修的一门实践类课程。实验主要设备包括模拟电子技术实验箱、信号发生器、示波器、数字万用表、交流毫伏表和直流电源等。 课程教学要求是：通过该课程，学生学会正确使用常用的电子仪器，掌握三极管放大电路分析和设计方法，掌握集成运放的使用及运算放大电路各项性能的测量，学会查找并排除实验故障，初步培养学生实际工程设计能力，学会仿真软件的使用，掌握工程设计的概念和步骤，为以后学习和工作打下坚实的实践基础。 《模拟电子技术实验》课程内容包括基础验证性实验，设计性实验和综合设计实践三大部分。 基础验证性实验主要包括仪器设备的使用、双极性三极管电路的分析、负反馈放大电路的测量等内容。主要培养学生分析电路的能力，掌握电路基本参数的测量方法。 设计性实验主要包括运算电路的实现等内容。主要要求学生掌握基本电路的设计能力。 综合设计实践主要包括项目的选题、开题、实施和验收等过程，要求学生能够掌握电子产品开发的整个过程，提高学生的设计、制作、调试电路的能力。 实验要求大家认真做好课前预习，积极查找相关技术资料，如实记录实验数据，独立写出严谨、有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正的实验报告。 本书前八个实验项目由杨艺老师编写，实验九由丁黎明老师编写。全书由丁黎明老师提出课程计划，由杨艺老师进行校对和排版。参与本书课程计划制订的还有电工电子课程组的全体老师。 2012年3月1日

控制系统仿真与CAD 实验报告

《控制系统仿真与CAD》 实验课程报告

一、实验教学目标与基本要求 上机实验是本课程重要的实践教学环节。实验的目的不仅仅是验证理论知识，更重要的是通过上机加强学生的实验手段与实践技能，掌握应用 MATLAB/Simulink 求解控制问题的方法，培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神，全面提高学生的综合素质。 通过对MATLAB/Simulink进行求解，基本掌握常见控制问题的求解方法与命令调用，更深入地认识和了解MATLAB语言的强大的计算功能与其在控制领域的应用优势。 上机实验最终以书面报告的形式提交，作为期末成绩的考核内容。 二、题目及解答 第一部分：MATLAB 必备基础知识、控制系统模型与转换、线性控制系统的计算机辅助分析 1. >>f=inline('[-x(2)-x(3);x(1)+a*x(2);b+(x(1)-c)*x(3)]','t','x','flag','a','b','c');[t,x]=ode45( f,[0,100],[0;0;0],[],0.2,0.2,5.7);plot3(x(:,1),x(:,2),x(:,3)),grid,figure,plot(x(:,1),x(:,2)), grid

2. >>y=@(x)x(1)^2-2*x(1)+x(2);ff=optimset;https://www.doczj.com/doc/246008712.html,rgeScale='off';ff.TolFun=1e-30;ff.Tol X=1e-15;ff.TolCon=1e-20;x0=[1;1;1];xm=[0;0;0];xM=[];A=[];B=[];Aeq=[];Beq=[];[ x,f,c,d]=fmincon(y,x0,A,B,Aeq,Beq,xm,xM,@wzhfc1,ff) Warning: Options LargeScale = 'off' and Algorithm = 'trust-region-reflective' conflict. Ignoring Algorithm and running active-set algorithm. To run trust-region-reflective, set LargeScale = 'on'. To run active-set without this warning, use Algorithm = 'active-set'. > In fmincon at 456 Local minimum possible. Constraints satisfied. fmincon stopped because the size of the current search direction is less than twice the selected value of the step size tolerance and constraints are satisfied to within the selected value of the constraint tolerance. Active inequalities (to within options.TolCon = 1e-20): lower upper ineqlin ineqnonlin 2 x = 1.0000 1.0000 f =

数字信号处理实验一

实验一 离散时间信号分析 班级 信息131班 学号 201312030103 姓名 陈娇 日期 一、实验目的 掌握两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等基本运算。 二、实验原理 1．序列的基本概念 离散时间信号在数学上可用时间序列)}({n x 来表示，其中)(n x 代表序列的第n 个数字，n 代表时间的序列，n 的取值范围为+∞<<∞-n 的整数，n 取其它值)(n x 没有意义。离散时间信号可以是由模拟信号通过采样得到，例如对模拟信号)(t x a 进行等间隔采样，采样间隔为T ，得到)}({nT x a 一个有序的数字序列就是离散时间信号，简称序列。 2．常用序列 常用序列有：单位脉冲序列（单位抽样）） （n δ、单位阶跃序列)(n u 、矩形序列)(n R N 、实指数序列、复指数序列、正弦型序列等。 3．序列的基本运算 序列的运算包括移位、反褶、和、积、标乘、累加、差分运算等。 4．序列的卷积运算 ∑∞ -∞==-= m n h n x m n h m x n y )(*)()()()( 上式的运算关系称为卷积运算，式中代表两个序列卷积运算。两个序列的卷积是一个序列与另一个序列反褶后逐次移位乘积之和，故称为离散卷积，也称两序列的线性卷积。其计算的过程包括以下4个步骤。 （1）反褶：先将)(n x 和)(n h 的变量n 换成m ，变成)(m x 和)(m h ，再将)(m h 以纵轴为对称轴反褶成)(m h -。

（2）移位：将)(m h -移位n ，得)(m n h -。当n 为正数时，右移n 位；当n 为负数时，左移n 位。 （3）相乘：将)(m n h -和)(m x 的对应点值相乘。 （4）求和：将以上所有对应点的乘积累加起来，即得)(n y 。 三、主要实验仪器及材料 微型计算机、Matlab6.5 教学版、TC 编程环境。 四、实验内容 （1）用Matlab 或C 语言编制两个序列的相加、相乘、移位、反褶、卷积等的程序； （2）画出两个序列运算以后的图形； （3）对结果进行分析； （4）完成实验报告。 五、实验结果 六、实验总结

模拟电子技术实验

实验2 单管放大电路 1.1 实验目的 (1) 熟悉电子元件和模拟电路实验箱。 (2) 掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。 (3) 学习测量放大器Q点，A v，r i，r o的方法，了解共射极电路的特性。 (4) 学习放大器的动态性能。 1.2 实验仪器与设备 示波器，信号发生器，交流毫伏表，数字万用表，模拟/数字电路实验箱。 1.3 预习要求 (1) 熟悉分压式偏置放大器的工作原理，了解元器件参数对放大器性能的影响。 (2) 熟悉放大器的动态及静态测量方法。 1.4 实验内容与步骤 （一）、连接直流电路，测量静态工作点 1．连接直流电路 (1)用万用表判断实验元件（三极管、电解电容、电阻、电位器）及实验所用导线的好坏。 (2) 连接分压式偏置放大器的直流通路，电路如图1-1所示，将R W的阻值调到最大100K。 图1-1 分压式偏置单管放大器的直流通路

（3）调节直流稳压电源电压输出调节旋钮，使其输出+12V(方法：用万用表直流电压档监测直流稳压电源输出端口，调节旋钮使万用表显示＋12 V) 2．调节静态工作点 接通稳压电源（方法：用红色导线连接直流稳压电源的正极与R W R C的公共点，用黑色导线连接直流稳压电源的负极与R B2 R E的公共点），调节R W使U CE=1/2 U CC，V BE=0.7V 测量晶体管各极对地电压U B、U C和U E，将测量结果和计算所得结果填入表1-1中。 U CE =U C-U E U BE =U B-U E I C = I E= U E /R E 表1-1 静态工作点实验数据 （二）、连接完整电路，测量动态参数 1.连接完整电路 图1-2 分压式偏置单管放大器原理图 注意：电解电容的极性。 3．电压放大倍数的测量 （1）接通函数信号发生器电源，调节函数信号发生器的频率调节旋钮和幅度调节旋钮，使函数信号发生器输出频率 f =1 kHz ，输出电压U S=10 mV （有效值）的交流信号（若输出不能达到10 mV，可调节输出衰减旋钮20～60 dB和幅度调节旋钮即可）。 注意：信号发生器输出交流信号的频率通过数码管显示即可读出来，输出交流信号的幅度必须使用晶体管毫伏表检测方可读出电压有效值。 （2）将信号发生器、示波器、晶体管毫伏表按图1-3接入。信号发生器的正极、示波

《控制系统计算机仿真》实验指导书

实验一 Matlab使用方法和程序设计 一、实验目的 1、掌握Matlab软件使用的基本方法； 2、熟悉Matlab的数据表示、基本运算和程序控制语句 3、熟悉Matlab绘图命令及基本绘图控制 4、熟悉Matlab程序设计的基本方法 二、实验内容 1、帮助命令 使用help命令，查找sqrt（开方）函数的使用方法； 2、矩阵运算 （1）矩阵的乘法 已知A=[1 2;3 4]; B=[5 5;7 8]; 求A^2*B （2）矩阵除法 已知A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; B=[1 0 0;0 2 0;0 0 3]; A\B,A/B （3）矩阵的转置及共轭转置 已知A=[5+i,2-i,1;6*i,4,9-i]; 求A.', A' （4）使用冒号选出指定元素 已知：A=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]; 求A中第3列前2个元素；A中所有列第2，3行的元素； （5）方括号[] 用magic函数生成一个4阶魔术矩阵，删除该矩阵的第四列 3、多项式 （1）求多项式p(x) = x3 - 2x - 4的根 （2）已知A=[1.2 3 5 0.9;5 1.7 5 6;3 9 0 1;1 2 3 4] ， 求矩阵A的特征多项式; 求特征多项式中未知数为20时的值； 4、基本绘图命令 （1）绘制余弦曲线y=cos(t)，t∈[0，2π] （2）在同一坐标系中绘制余弦曲线y=cos(t-0.25)和正弦曲线y=sin(t-0.5)，t∈[0，2π] 5、基本绘图控制 绘制[0，4π]区间上的x1=10sint曲线，并要求： （1）线形为点划线、颜色为红色、数据点标记为加号； （2）坐标轴控制：显示范围、刻度线、比例、网络线 （3）标注控制：坐标轴名称、标题、相应文本； 6、基本程序设计 （1）编写命令文件：计算1+2+?+n<2000时的最大n值； （2）编写函数文件：分别用for和while循环结构编写程序，求2的0到n次幂的和。 三、预习要求 利用所学知识，编写实验内容中2到6的相应程序，并写在预习报告上。

数字信号处理实验

实验一 离散傅里叶变换（DFT ）对确定信号进行谱分析 一．实验目的 1．加深对DFT 算法原理和基本性质的理解。 2．熟悉DFT 算法和原理的编程方法。 3．学习用DFT 对信号进行谱分析的方法，了解可能出现的误差及其原因，以便在实际中正确利用。 二．实验原理 一个连续信号)(t x a 的频谱可以用其傅里叶变换表示，即 dt e t x j X t j a a Ω-∞ ∞ -? = Ω)()( 若对)(t x a 进行理想采样可得采样序列 )(|)()(nT x t x n x a nT t a === 对)(n x 进行DTFT ，可得其频谱为： ∑∞ -∞ =-= n n j j e n x e X ωω )()( 其中数字频率ω与模拟频率Ω的关系为： s f T Ω = Ω=ω )(n x 的DFT 为∑∞ -∞ =-= n nk N j e n x k X π 2)()( 若)(t x a 是限带信号，且在满足采样定理的条件下，)(ω j e X 是)(Ωj X a 的周期延拓， )(k X 是)(ωj e X 在单位圆上的等间隔采样值，即k N j e X k X πωω2| )()(= =。 为在计算机上分析计算方便，常用)(k X 来近似)(ω j e X ，这样对于长度为N 的有限 长序列（无限长序列也可用有限长序列来逼近），便可通过DFT 求其离散频谱。 三．实验内容 1．用DFT 对下列序列进行谱分析。 （1）)()04.0sin(3)(100n R n n x π=

1 （2）]0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1[)(=n x 2．为了说明高密度频谱和高分辨率频谱之间的区别，考察序列 )52.0cos()48.0cos()(n n n x ππ+= （1）当0≤n ≤10时，确定并画出x(n)的离散傅里叶变换。 （2）当0≤n ≤100时，确定并画出x(n)的离散傅里叶变换。 四．实验结果 1. （1） （2）

模拟电子技术实验报告

姓名：赵晓磊学号：1120130376 班级：02311301 科目：模拟电子技术实验B 实验二：EDA实验 一、实验目的 1.了解EDA技术的发展、应用概述。 2. 掌握Multisim 1 3.0 软件的使用，完成对电路图的仿真测试。 二、实验电路

三、试验软件与环境 Multisim 13.0 Windows 7 (x64) 四、实验内容与步骤 1.实验内容 了解元件工具箱中常用的器件的调用、参数选择。 调用各类仿真仪表，掌握各类仿真仪表控制面板的功能。 完成实验指导书中实验四两级放大电路实验（不带负反馈）。 2.实验步骤 测量两级放大电路静态工作点，要求调整后Uc1 = 10V。 测定空载和带载两种情况下的电压放大倍数，用示波器观察输入电压和输出电压的相位关系。 测输入电阻Ri，其中Rs = 2kΩ。 测输出电阻Ro。 测量两级放大电路的通频带。 五、实验结果 1. 两级放大电路静态工作点 断开us，Ui+端对地短路

2. 空载和带载两种情况下的电压放大倍数接入us，Rs = 0 带载： 负载： 经过比较，输入电压和输出电压同相。 3. 测输入电阻Ri Rs = 2kΩ，RL = ∞ Ui = 1.701mV

Ri = Ui/(Us-Ui)*Rs = 11.38kΩ 4. 测输出电阻Ro Rs = 0 RL = ∞，Uo’=979.3mV RL = 4.7kΩ，Uo = 716.7mV Ro = (Uo’/Uo - 1)*R = 1.72kΩ 5. 测量两级放大电路的通频带电路最大增益49.77dB 下限截止频率fL = 75.704Hz 上限截止频率fH = 54.483kHz 六、实验收获、体会与建议

数字信号处理实验答案完整版

数字信号处理实验答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

实验一熟悉Matlab环境 一、实验目的 1.熟悉MATLAB的主要操作命令。 2.学会简单的矩阵输入和数据读写。 3.掌握简单的绘图命令。 4.用MATLAB编程并学会创建函数。 5.观察离散系统的频率响应。 二、实验内容 认真阅读本章附录，在MATLAB环境下重新做一遍附录中的例子，体会各条命令的含义。在熟悉了MATLAB基本命令的基础上，完成以下实验。 上机实验内容： （1）数组的加、减、乘、除和乘方运算。输入A=[1 2 3 4]，B=[3 4 5 6]，求C=A+B，D=A-B，E=A.*B，F=A./B，G=A.^B并用stem语句画出A、B、C、D、E、F、G。 clear all; a=[1 2 3 4]; b=[3 4 5 6]; c=a+b; d=a-b; e=a.*b; f=a./b; g=a.^b; n=1:4; subplot(4,2,1);stem(n,a); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('A'); subplot(4,2,2);stem(n,b); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('B'); subplot(4,2,3);stem(n,c); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('C'); subplot(4,2,4);stem(n,d); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('D'); subplot(4,2,5);stem(n,e); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('E'); subplot(4,2,6);stem(n,f); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('F'); subplot(4,2,7);stem(n,g); xlabel('n');xlim([0 5]);ylabel('G'); （2）用MATLAB实现下列序列： a) x(n)= 0≤n≤15 b) x(n)=e+3j)n 0≤n≤15 c) x(n)=3cosπn+π)+2sinπn+π) 0≤n≤15 d) 将c)中的x(n)扩展为以16为周期的函数x(n)=x(n+16),绘出四个周期。

模拟电子技术实验

实验一共射极单管放大电路的研究 1. 实验目的 （1）学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响； （2）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法； （3）熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 2. 实验设备与器材 实验所用设备与器材见表1.1。 表1.1 实验4.1的设备与器材 序号名称型号与规格数量备注 1 实验台1台 2 双踪示波器0～20M 1台 3 电子毫伏表1只 4 万用表1只 5 三极管1只 6 电阻1kΩ/0.25W 1只R e 7 电阻 2.4kΩ/0.25W 2只R S、R c、R L 8 电阻20kΩ/0.25W 1只R b1、R b2 9 电阻500kΩ/0.25W 1只R b2 10 铝电解电容10μF/25V 2只C1、C2 11 铝电解电容50μF/25V 1只C e 3. 实验电路与说明 实验电路如图1.1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i后，在放大器的输出端便可得到一个与u i相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。安装电路时，要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。 图1.1 共射极单管放大器实验电路

I c/mA U ce/V u0波形失真情况管子工作状态 2.0 (5) 测量最大不失真输出电压的幅度 置R C＝2.4kΩ，R L＝2.4kΩ，调节信号发生器输出，使U s逐渐增大，用示波器观察输出信号的波形。直到输出波形刚要出现失真而没有出现失真时，停止增大U s，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，就是放大电路的最大不失真输出电压幅度，将该值记录下来。然后继续增大U s，观察输出信号波形的失真情况。 5. 实验总结与分析 （1）用理论分析方法计算出电路的静态工作点，填入表1.2中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。 （2）通过电路的动态分析，计算出电路的电压放大倍数，包括不接负载时的A u、A us以及接上负载时的A u、A us。将计算结果填入表1.3中，再与测量值进行比较，并分析产生误差的原因。 （3）回答以下问题： ①放大电路所接负载电阻发生变化时，对电路的电压放大倍数有何影响？ ②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻？ （4）心得体会与其他。

控制系统仿真实验报告

哈尔滨理工大学实验报告 控制系统仿真 专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：

一．分析系统性能 课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。 二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台 三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。 四．实验结果分析： 1.程序截图

得到阶跃响应曲线 得到响应指标截图如下

2.求取零极点程序截图 得到零极点分布图 3.分析系统稳定性 根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。

二．单容过程的阶跃响应 一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线 二、实验内容 已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。 三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。 四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为

数字信号处理实验三

实验三：离散LSI 系统的频域分析 一、实验内容 2、求以下各序列的z 变换： 12030() ()sin() ()sin()n an x n na x n n x n e n ωω-=== 程序清单如下： syms w0 n z a; x1=n*a^n;X1=ztrans(x1) x2=sin(w0*n);X2=ztrans(x2) x3= exp(-a*n)*sin(w0*n);X3=ztrans(x3) 程序运行结果如下： X1 =z/(a*(z/a - 1)^2) X2 =(z*sin(w0))/(z^2 - 2*cos(w0)*z + 1) X3 =(z*exp(a)*sin(w0))/(exp(2*a)*z^2 - 2*exp(a)*cos(w0)*z + 1) 3、求下列函数的逆z 变换 0 312342 1 1() () () ()() 1j z z z z X z X z X z X z z a z a z e z ω---= = = = ---- 程序清单如下： syms w0 n z a; X1=z/(z-a);x1=iztrans(X1) X2= z/(a-z)^2;x2=iztrans(X2) X3=z/ z-exp(j*w0);x3=iztrans(X3) X4=(1-z^-3)/(1-z^-1);x4=iztrans(X4) 程序运行结果如下： x1 =a^n x2 =n*a^n/a 课程名称 数字信号 实验成绩 指导教师 实 验 报 告 院系 信息工程学院 班级 学号 姓名 日期

x3 =charfcn[0](n)-iztrans(exp(i*w0),w0,n) x4 =charfcn[2](n)+charfcn[1](n)+charfcn[0](n) 4、求一下系统函数所描述的离散系统的零极点分布图，并判断系统的稳定性 （1） (0.3)()(1)(1) z z H z z j z j -= +-++ z1=[0,0.3]';p1=[-1+j,-1-j]';k=1; [b1,a1]=zp2tf(z1,p1,k); subplot(1,2,1);zplane(z1,p1); title('极点在单位圆外); subplot(1,2,2);impz(b1,a1,20); 由图可见:当极点位于单位圆内，系统的单位序列响应随着频率的增大而收敛；当极点位于单位圆上，系统的单位序列响应为等幅振荡；当极点位于单位圆外，系统的单位序列响应随着频率的增大而发散。由此可知系统为不稳定系统。 -1 -0.5 00.51 -2 -1.5-1-0.500.511.5 2Real Part I m a g i n a r y P a r t 极点在单位圆外 n (samples) A m p l i t u d e Impulse Response

控制系统仿真实验报告1

昆明理工大学电力工程学院学生实验报告 实验课程名称：控制系统仿真实验 开课实验室：年月日

实验一 电路的建模与仿真 一、实验目的 1、了解KCL 、KVL 原理； 2、掌握建立矩阵并编写M 文件； 3、调试M 文件，验证KCL 、KVL ； 4、掌握用simulink 模块搭建电路并且进行仿真。 二、实验内容 电路如图1所示，该电路是一个分压电路，已知13R =Ω，27R =Ω，20S V V =。试求恒压源的电流I 和电压1V 、2V 。 I V S V 1 V 2 图1 三、列写电路方程 （1）用欧姆定律求出电流和电压 （2）通过KCL 和KVL 求解电流和电压

四、编写M文件进行电路求解（1）M文件源程序 （2）M文件求解结果 五、用simulink进行仿真建模（1）给出simulink下的电路建模图（2）给出simulink仿真的波形和数值

六、结果比较与分析

实验二数值算法编程实现 一、实验目的 掌握各种计算方法的基本原理，在计算机上利用MATLAB完成算法程序的编写拉格朗日插值算法程序，利用编写的算法程序进行实例的运算。 二、实验说明 1．给出拉格朗日插值法计算数据表； 2．利用拉格朗日插值公式，编写编程算法流程，画出程序框图，作为下述编程的依据； 3．根据MATLAB软件特点和算法流程框图，利用MATLAB软件进行上机编程； 4．调试和完善MATLAB程序； 5．由编写的程序根据实验要求得到实验计算的结果。 三、实验原始数据 上机编写拉格朗日插值算法的程序，并以下面给出的函数表为数据基础，在整个插值区间上采用拉格朗日插值法计算(0.6) f，写出程序源代码，输出计算结果： 四、拉格朗日插值算法公式及流程框图

数字信号处理实验4

数字信号处理实验四 第一题结果： （1）没有增加过渡点 源码如下： N = 15; H = [1 1 1 0.5 zeros(1,7) 0.5 1 1 1]; %确定抽样点的幅度大小 %H(3,13) = 0.75;H(5,11) = 0.25; %设置过渡点 k = 0:N-1; A = exp(-j*pi*k*(N-1)/N); %抽样点相位大小 HK = H.*A; %求抽样点的H(k) hn = ifft(HK,N); %求出FIR的单位冲激响应h(n) freqz(hn,1,256); %画出幅频相频曲线figure(2); stem(real(hn),'.'); %绘制单位冲激响应的实部 line([0,35],[0,0]);xlabel('n');ylabel('Real(h(n))'); 单位脉冲响应曲线 幅频和相频特性曲线

（2）增加过渡点 源码如下： N = 15; H = [1 1 1 0.5 zeros(1,7) 0.5 1 1 1]; %确定抽样点的幅度大小 H(3) = 0.75;H(13) = 0.75;H(5) = 0.25;H(11) = 0.25; %设置过渡点 k = 0:N-1; A = exp(-j*pi*k*(N-1)/N); %抽样点相位大小 HK = H.*A; %求抽样点的H(k) hn = ifft(HK,N); %求出FIR的单位冲激响应h(n) freqz(hn,1,256); %画出幅频相频曲线figure(2); stem(real(hn),'.'); %绘制单位冲激响应的实部 line([0,35],[0,0]);xlabel('n');ylabel('Real(h(n))'); 单位脉冲响应曲线 幅频和相频特性曲线 第二题结果：

模拟电子技术课程设计(Multisim仿真)

《电子技术Ⅱ课程设计》 报告 姓名 xxx 学号 院系自动控制与机械工程学院 班级 指导教师 2014 年 6 月18日

目录 1、目的和意义 (3) 2、任务和要求 (3) 3、基础性电路的Multisim仿真 (4) 3.1 半导体器件的Multisim仿真 (4) 3.11仿真 (4) 3.12结果分析 (4) 3.2单管共射放大电路的Multisim仿真 (5) 3.21理论计算 (7) 3.21仿真 (7) 3.23结果分析 (8) 3.3差分放大电路的Multisim仿真 (8) 3.31理论计算 (9) 3.32仿真 (9) 3.33结果分析 (9) 3.4两级反馈放大电路的Multisim仿真 (9) 3.41理论分析 (11) 3.42仿真 (12) 3.5集成运算放大电路的Multisim仿真（积分电路） (12) 3.51理论分析 (13) 3.52仿真 (14) 3.6波形发生电路的Multisim仿真（三角波与方波发生器） (14) 3.61理论分析 (14) 3.62仿真 (14) 4.无源滤波器的设计 (14) 5.总结 (18) 6.参考文献 (19)

一、目的和意义 该课程设计是在完成《电子技术2》的理论教学之后安排的一个实践教学环节.课程设计的目的是让学生掌握电子电路计算机辅助分析与设计的基本知识和基本方法，培养学生的综合知识应用能力和实践能力，为今后从事本专业相关工程技术工作打下基础。这一环节有利于培养学生分析问题，解决问题的能力，提高学生全局考虑问题、应用课程知识的能力，对培养和造就应用型工程技术人才将能起到较大的促进作用。 二、任务和要求 本次课程设计的任务是在教师的指导下，学习Multisim仿真软件的使用方法，分析和设计完成电路的设计和仿真。完成该次课程设计后，学生应该达到以下要求： 1、巩固和加深对《电子技术2》课程知识的理解； 2、会根据课题需要选学参考书籍、查阅手册和文献资料； 3、掌握仿真软件Multisim的使用方法； 4、掌握简单模拟电路的设计、仿真方法； 5、按课程设计任务书的要求撰写课程设计报告，课程设计报告能正确反映设计和仿真结果。

参考答案--模拟电子技术实验指导书(2012)

参考答案--模拟电子技术实验指导书(2012)

实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1．熟悉示波器，低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使用方法。 2．学习使用低频信号发生器和频率计。 3．初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。 二、实验原理 在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。

图1—1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1．低频信号发生器 低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V（峰-峰值）。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 2．交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。 3．示波器 示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器，它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器

控制系统数字仿真实验报告

控制系统数字仿真实验报告 班级：机械1304 姓名：俞文龙 学号： 0801130801

实验一数字仿真方法验证1 一、实验目的 1.掌握基于数值积分法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 2.掌握基于离散相似法的系统仿真、了解各仿真参数的影响； 3.熟悉MATLAB语言及应用环境。 二、实验环境 网络计算机系统（新校区机电大楼D520），MATLAB语言环境 三实验内容 （一）试将示例1的问题改为调用ode45函数求解，并比较结果。 实验程序如下； function dy = vdp(t,y) dy=[y-2*t/y]; end [t,y]=ode45('vdp',[0 1],1); plot(t,y); xlabel('t'); ylabel('y');

（二）试用四阶RK 法编程求解下列微分方程初值问题。仿真时间2s ，取步长h=0.1。 ?????=-=1 )0(2y t y dt dy 实验程序如下: clear t0=0; y0=1; h=0.1; n=2/h; y(1)=1; t(1)=0; for i=0:n-1 k1=y0-t0^2; k2=(y0+h*k1/2)-(t0+h/2)^2; k3=(y0+h*k2/2)-(t0+h/2)^2;

k4=(y0+h*k3)-(t0+h)^2; y1=y0+h*(k1+2*k2+2*k3+k4)/6; t1=t0+h; y0=y1; t0=t1; y(i+2)=y1; t(i+2)=t1; end y1 t1 figure(1) plot(t,y,'r'); xlabel('t'); ylabel('y'); （三）试求示例3分别在周期为5s的方波信号和脉冲信号下的响应，仿真时间20s，采样周期Ts=0.1。

模拟电子技术实验指导书

《模拟电子技术》实验教学指导书课程编号：1038181007 湘潭大学 信息工程学院电工与电子技术实验中心 2007年11月30日

前言 一、实验总体目标 通过实验教学，使学生巩固和加深所学的理论知识，培养学生运用理论解决实际问题的能力。学生应掌握常用电子仪器的原理和使用方法，熟悉各种测量技术和测量方法，掌握典型的电子线路的装配、调试和基本参数的测试，逐渐学习排除实验故障，学会正确处理测量数据，分析测量结果，并在实验中培养严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作之风。 二、适用专业年级 电子信息工程、通信工程、自动化、建筑设施智能技术等专业二年级本科学生。 三、先修课程 《高等数学》、《大学物理》、《电路分析基础》或《电路》。 网络化模拟电路实验台：36套（72组） 主要配置：数字存储示波器、DDS信号发生器、数字交流毫伏、模块化单元电路板等。 六、实验总体要求 本课程要求学生自己设计、组装各种典型的应用电路，并用常用电子仪器测试其性能指标，掌握电路调试方法，研究电路参数的作用与影响，解决实验中可能出现各种问题。 1、掌握基本实验仪器的使用，对一些主要的基本仪器如示波器、、信号发生器等应能较熟练地使用。 2、基本实验方法、实验技能的训练和培养，牢固掌握基本电路的调整和主要技术指标的测试方法，其中还要掌握电路的设计、组装等技术。 3、综合实验能力的训练和培养。 4、实验结果的处理方法和实验工作作风的培养。

七、本课程实验的重点、难点及教学方法建议 本课程实验的重点是电路的正确连接、仪表的正确使用、数据测试和分析； 本课程实验的难点是电路的设计方法和综合测试与分析。 在教学方法上，本课程实验应提前预习，使学生能够利用原理指导实验，利用实验加深对电路原理的理解，掌握分析电路、测试电路的基本方法。

《MATLAB与控制系统。。仿真》实验报告

《MATLAB与控制系统仿真》 实验报告 班级： 学号： 姓名： 时间：2013 年 6 月

目录实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一）实验二MATLAB环境的熟悉与基本运算（二）实验三MATLAB语言的程序设计 实验四MATLAB的图形绘制 实验五基于SIMULINK的系统仿真 实验六控制系统的频域与时域分析 实验七控制系统PID校正器设计法 实验八线性方程组求解及函数求极值

实验一MATLAB环境的熟悉与基本运算（一） 一、实验目的 1．熟悉MATLAB开发环境 2．掌握矩阵、变量、表达式的各种基本运算 二、实验基本原理 1.熟悉MATLAB环境: MATLAB桌面和命令窗口、命令历史窗口、帮助信息浏览器、工作空间浏览器、文件和搜索路径浏览器。 2.掌握MATLAB常用命令 表1 MATLAB常用命令 变量与运算符 3．1变量命名规则 3．2 MATLAB的各种常用运算符 表3 MATLAB关系运算符 表4 MATLAB逻辑运算符

| Or 逻辑或 ~ Not 逻辑非 Xor逻辑异或 符号功能说明示例符号功能说明示例 ：1:1:4;1:2:11 . ；分隔行.. ，分隔列… （）% 注释 [] 构成向量、矩阵！调用操作系统命令 {} 构成单元数组= 用于赋值 的一维、二维数组的寻访 表6 子数组访问与赋值常用的相关指令格式 三、主要仪器设备及耗材 计算机 四．实验程序及结果 1、新建一个文件夹（自己的名字命名，在机器的最后一个盘符） 2、启动MATLAB，将该文件夹添加到MATLAB路径管理器中。 3、学习使用help命令。

《本科模拟电子技术实验》教案

《本科模拟电子技术实验》教案

4.1 共射极单管放大电路的研究 1. 实验目的 （1）学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响； （2）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法； （3）熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 2. 实验设备与器材 实验所用设备与器材见表4.1。 表4.1 实验4.1的设备与器材 序号名称型号与 规格 数量备注 1 直流稳压电源双路 0～30V 1台 2 双踪示波器0～10M 1台 3 函数信号发生 器 低频1台 4 模拟电路实验 箱 1台 5 电子毫伏表1只 6 万用表1只 7 数字电压表0～1只

200V 8 数字毫安表0～ 200mA 1只 9 晶体管特性图 示仪1台全班共 用 10 三极管9013 1只 11 电阻1kΩ/0.2 5W 1只R e 12 电阻 2.4kΩ/0 .25W 2只R S、R c、R L 13 电阻20kΩ/0. 25W 1只R b1、R b2 14 电阻500kΩ/ 0.25W 1只R b2 15 铝电解电容10μF/25 V 2只C1、C2 16 铝电解电容50μF/25 V 1只C e 3. 实验电路与说明 实验电路如图4.1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电

阻R E，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i后，在放大器的输出端便可得到一个与u i相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。安装电路时，要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。 图4.1 共射极单管放大器实验电路 4. 实验内容与步骤 （1）电路安装 ①安装之前先检查各元器件的参数是否正确，区分三极管的三个电极，并测量其β值。 ②按图4.1所示电路，在面包板或实验台上搭接电路。安装完毕后，应认真检查连线是否正确、牢固。 （2）测试静态工作点 ①电路安装完毕经检查无误后，首先将直流稳压电源调到12V，接通直流电源前，先将R W

控制系统仿真和设计实验报告

控制系统仿真与设计实验报告 姓名： 班级： 学号： 指导老师：峰

7.2.2控制系统的阶跃响应 一、实验目的 1.观察学习控制系统的单位阶跃响应； 2.记录单位阶跃响应曲线； 3.掌握时间相应的一般方法； 二、实验容 1.二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 键入程序，观察并记录阶跃响应曲线；录系统的闭环根、阻尼比、无阻尼振荡频率；记录实际测去的峰值大小、峰值时间、过渡时间，并与理论值比较。 （1）实验程序如下： num=[10]; den=[1 2 10]; step(num,den); 响应曲线如下图所示： （2）再键入： damp(den); step(num,den); [y x t]=step(num,den); [y,t’] 可得实验结果如下：

实际值理论值峰值 1.3473 1.2975 峰值时间 1.0928 1.0649 过渡时间+%5 2.4836 2.6352

+%2 3.4771 3.5136 2. 二阶系统G(s)=10/(s2+2s+10) 试验程序如下： num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[10]; den1=[1 6.32 10]; step(num1,den1); hold on; num2=[10]; den2=[1 12.64 10]; step(num2,den2); 响应曲线：

（2）修改参数，分别实现w n1= (1/2)w n0和w n1= 2w n0响应曲线 试验程序: num0=[10]; den0=[1 2 10]; step(num0,den0); hold on; num1=[2.5]; den1=[1 1 2.5]; step(num1,den1); hold on; num2=[40]; den2=[1 4 40]; step(num2,den2); 响应曲线如下图所示： 3.时作出下列系统的阶跃响应，并比较与原系统响应曲线的差别与特点，作出相应的实验分析结果。

模拟电子技术实验综合

实验1 单级晶体管放大电路 一、实验目的 1．掌握放大电路静态工作点的调整和测试方法。 2．了解静态工作点对电压放大倍数的影响。 3．了解静态工作点对输出波形的影响。 4．学习测量放大电路的交流电压放大倍数、输入电阻、输出电阻以及最大不失真输出电压的测试方法。 5．熟悉常用电子仪器、仪表及模拟电子技术实验设备的使用。 二、实验原理 电压放大电路的基本任务是在输入端接入交流信号u i 后，在其输出端便可以得到一个与之相位相反、不失真的交流放大输出信号u 0 ,且有足够的电压放大倍数。图1-1为电阻分压式稳定静态工作点的共射极单管放大电路，其基极偏置电路由R B1和R B2分压电路构成。如果静态工作点选择得过高或过低，或者输入信号过大，都会使输出波形失真。为获得合适的静态工作点，一般采用调节上偏置电阻R P 的方法，在发射极接有电阻R e ，以稳定静态工作点Q 。 图1-1 分压式偏置共发射极放大电路 图1-1的电路是交流放大电路中最常用的一种基本单元电路。根据此电路学习放大电路的主要性能指标的测量方法。 1. 输入电阻r i 放大器的输入电阻是从放大器的输入端看进去的等效电阻，加上信号源之后，它就是信号源的负载电阻，用r i 表示。由此可知 r i =U i / i i =R S U i / (U S －U i ) U CC 12V

其中：U S—信号源电压的有效值，R S—信号源内阻； U i—放大电路输入电压的有效值。 r i的大小直接关系到信号源的工作情况。 2．输出电阻r o 、放大器的输出电阻是从放大器的输出端回向放大器看进去的等效电阻，用r o表示，测出U o C U o L后r o由下式计算： r o=R L(U o1－U o2) /U o2 ——放大电路开路时输出电压的有效值； 其中：U o C U o L——放大电路接负载R L时输出电压的有效值。 3．电压放大倍数A u 放大器的电压放大倍数是在输出波形不失真的情况下输出电压与输入电压有效值（或最大值）的比值A u，即 A u=U o /U i 三、实验仪器设备及元器件 1．直流稳压电源 2．函数信号发生器 3．数字式双踪示波器 4．数字万用表 5．交流毫伏表 6．模拟电子实验箱、单级晶体管放大电路专用实验板 7．晶体三极管、电位器、电阻器、电容器等电子元件 四、预习要求 1．理解分压式偏置放大电路的工作原理及电路中各元件的作用。 2．估算实验电路的性能指标：假设晶体管S9018的β＝100，R B1＝15kΩ，R B2＝20kΩ，R C＝3.3kΩ，R L＝5.1kΩ，U CC＝+12V，估算放大电路的静态工作点Q ，电压放大倍数A u，输入电阻r i 和输出电阻r o。 3．了解饱和失真、截止失真或因信号过大引起的失真波形。 4．掌握有关输入电阻及输出电阻的测试方法。 5．极性电容接反极性会有什么后果？怎样避免极性接反？