典型环节频率特性分析实

实验三 典型环节频率特性分析

一．实验目的

1. 学习频率特性分析仪的使用；

2. 掌握频率特性测试方法；

3. 掌握由对象频率特性求传递函数的方法。 二．实验设备及简介

1. 实验设备

TD4011A 频率特性分析仪，微计算机，打印机。 2. TD4011A 频率特性分析仪简介

数字键区

信号发生器输出

图2 TD4011A 频率特性分析仪面板图

TD4011A 分析仪如图1所示，由信号发生器和分析器组成。其面板图如图2所示。主要按键功能： ⑴．上档键 —

DELAY — 延迟时间。分0.1s 、1s 、10s 三档。每按一次，循环改变一次。

CYCLE — 积分周数。分 1、10、100、1000三档。每按一次，循环改变一次。积分周数大精度高。 AMPL — 信号发生器输出电压值。 FREQ — 信号发生器输出频率值。

F MAX — 扫频（即频率按顺序变化）频率上限。 F MIN — 扫频频率下限。

D LOG — 对数扫频增量（每倍频程扫频步数） D LIN — 线性扫频增量（单位：Hz ）

PROGRAM — 前后面板输入选择。0为前面板输入，1为后面板输入。用数字键区 ※ 以上功能设定，均由

图1 TD4011A 频率特性分析仪

⑵．下档键—

下档功能中AUTO、30mV、300mV、3V、30V、300V为输入量程选择；

；

※下档键功能均为灯亮有效。

⑶．中档键—

RECYCLE —发生器输出连续扫频信号；

SINGLE —发生器输出单步扫频信号；

STOP —测量停止。只有此键灯亮时才能对面板状态进行设定；

HOLD —将发生器信号保持在扫频范围内的某一频率上；

LOG↑—对数上扫（即发生器信号频率按对数规律由F MIN至F MAX变化）；

LIN↑—线性上扫；LOG↓—对数下扫；LIN↓—线性下扫；

OFF —关断扫频；

LOCAL —与计算机进行通讯；

PRINT —打印，实验中此功能不用；PROGRAM —信号源停止时的相位设置。

※按键位于中档键标识处，特别提醒上档和下档功能设定时，均要按在中档位置。

⑷．数字键区

Select —选择键；

RESET —复位键，强迫进入初始状态；

CLEAR —发生器显示清零，不清内存；

ENTER —确认键。

三．实验内容及步骤

1. 已知环节1，测试其频率特性。

⑴实验前准备内容

①环节1网络如图3所示，K

R200

1

=，K

R2

2

=，F

Cμ1

=。求

出环节传递函数及频率特性。

②绘制环节的对数幅频渐近线，并进行修正；绘制其对数相频特性；

由对数频率特性确定实验频率f的最佳范围（注意：π

ω2

=

f仪器允许频率范围0.001

～1000Hz）。

⑵实验步骤

①打开计算机，进入WIN98操作系统，将软件狗插入USB接口。

② 将网络1的输入、输出端分别接入分析仪前面板的发生器输出端和分析仪输入端，打开分析仪电

键（在数字键区）复位。

③ 设置TD4011A 分析仪参数：

a) 设置发生器参数：延迟时间为0.1；积分周数为1；输出电压为1V ；扫频频率上限和下限自选；对数扫频增量为5；选择前面板输入。以上参数设定参考分析仪简介。

b) 选择输入状态及显示方式：量程为自动；波形为正弦；显示方式为LOGR/q 。

c) 选择扫频状态：在

灯亮的情况下，按下

（对数上扫）键。

④ 频率测量：双击计算

机屏幕上图标，出现数据处理系统画面如图4所示，在菜单栏点击“文

件”—“数据调入”—“从串口读取数据”（或直接点击快捷菜单第二块“从串口读取数据”）；再点击菜单栏“设置”—“角度范围 -180～ +180”。然后在画面上端选择“接受数据”，计算机处于接收状态，再

图4 数据处理画面

TD4011

图5 显示数据画面

⑤ 显示打印曲线：待分析仪测量结束即灯亮后，点击画面上“停止接收”选项，再点击“显示数据”，出现数据显示画面如图5所示。选择“绘图”菜单的“波特图”，出现图形显示画面如图6所示。再选择图框下方的“线图”按钮，图框中同时显示BODE 图的幅频和相频特性曲线。如果频率范围不合适，修改后重复测量。合适则打印曲线。

2．测试未知网络频率特性，求环节传递函数。 实验步骤

① 将网络2的输入、输出端分别接入分析仪前面板的发生器输出端和分析仪输入端； ② 设置分析仪参数同内容1的实验步骤③，频率扫频范围为0.05H z ～1000Hz 。 ③ 测试、接收数据，显示打印曲线，同内容1的实验步骤④、⑤。

图6 图形显示画面

四．实验预习报告要求：

1. 写出网络1的传递函数，画出其对数幅频渐近线及相频特性，并进行修正。

2. 确定实验的频率f 范围 (f πω2=，仪器允许频率范围0.001～1000Hz)。 五．实验报告要求：

1. 整理网络1的实验曲线，对数幅频、相频采用同一频率轴分别绘制，且纵坐标单位分别为 20lg A （ω）（dB ），A =U o /U i ；Φ(ω)(°)。横坐标单位为ω (rad/s)。与修正的曲线进行比较，分析误差原因。

2. 整理网络2的实验曲线（要求同1），并根据曲线求出传递函数，并说明网络1和网络2各是什么环节。

3. 通过实验有哪些收获。