信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)前檢查實(shí)驗(yàn)平臺上芯片是否有缺失現(xiàn)象，各電源指示燈工作是否正常：2、在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中如無其他說明，所有輸入信號占空比默認(rèn)為50弧3、實(shí)驗(yàn)中輸入信號的幅度和頻率均為亳伏表和頻率表上的數(shù)值：4、注意IC芯片的保護(hù)，請勿帶電插拔芯片，實(shí)驗(yàn)中良導(dǎo)體不可放置在實(shí)驗(yàn)平臺 上，以免引起短路：5、正確使用迭插頭對旋轉(zhuǎn)式插拔，請勿直接拽線：6、保持實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)干燥潔凈，以保證器件的可使用性，延長器件使用壽命。第一章信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)概述1第一節(jié)系統(tǒng)總體介紹1第二節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)K介紹3第二章傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目20實(shí)驗(yàn)一常用信號分類與觀察20實(shí)驗(yàn)二 連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬25實(shí)驗(yàn)三 無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)32實(shí)驗(yàn)四 有源、無源

2、濾波器36實(shí)驗(yàn)五抽樣定理與信號恢復(fù)47實(shí)驗(yàn)六 信號分解及合成58實(shí)驗(yàn)七 相位對波形合成的影響68實(shí)驗(yàn)八FDM頻分復(fù)用傳輸系統(tǒng)71第一章信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)概述第一節(jié)系統(tǒng)總體介紹LTE-XH-03A信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)箱是根據(jù)多年開設(shè)的信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程，經(jīng)過不斷改 進(jìn)而研制成功的，是專門為信號與系統(tǒng)課程而設(shè)計(jì)的，提供了信號的頻域、時(shí)域分析等實(shí) 驗(yàn)手段。主要功能如下：利用該實(shí)驗(yàn)箱可進(jìn)行階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)的時(shí)域分析：借助于D S P技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號頻譜 的分析與研究、信號的分解與合成的分析與實(shí)驗(yàn)；抽樣定理與信號恢復(fù)的分析與研究；連續(xù) 時(shí)間系統(tǒng)的模擬：一階、二階電路的暫態(tài)響應(yīng)；二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡顯示、各種濾波

3、器設(shè)計(jì)與 實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容的學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)箱自帶實(shí)驗(yàn)所需的電源、信號發(fā)生器、掃頻信號源、數(shù)字電壓表、數(shù)字頻率計(jì)，其 中數(shù)字電壓表和數(shù)字頻率計(jì)均采用自行設(shè)計(jì)電路，讓儀表部分充分與本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相配合。實(shí)驗(yàn)箱采用了 DSP數(shù)字信號處理新技術(shù)，將模擬電路難以實(shí)現(xiàn)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果不理想的“信 號分解與合成”、“信號卷積”等實(shí)驗(yàn)得以準(zhǔn)確地演示，并能生動地驗(yàn)證理論結(jié)果：可系統(tǒng)地 了解并比較無源、有源、數(shù)字濾波器的性能及特性，學(xué)會數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)箱配有DSP標(biāo)準(zhǔn)的JTAG插口及DSP同主機(jī)PC機(jī)的通信接口，可方便學(xué)生在我們提 供軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)（可用仿真器或不用仿真器），完成一些數(shù)字信號處理、D S

4、P 應(yīng)用方面的實(shí)驗(yàn)。如：各種數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)、頻譜分析、卷積、A /D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、 DSP定時(shí)器的使用、D S P基本I / 0 口使用等?？紤]到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的層次性，在數(shù)字信號處理部分直接固化了實(shí)驗(yàn)必須的程序代碼，通過 撥碼開關(guān)以及單片機(jī)HPI 口，可以很方便的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇。-1-杰卜武漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書該系統(tǒng)可選的實(shí)驗(yàn)?zāi)K有:電壓表及直流信號源模塊宓信號源及頻率計(jì)模塊抽樣定理及濾波器模塊應(yīng)數(shù)字信號處理模塊模塊一模塊二相平面分析及系統(tǒng) 極點(diǎn)對頻響的影響 模塊調(diào)幅及頻分復(fù)用模塊基本運(yùn)算單元及連續(xù)系統(tǒng)模擬模塊 9 -數(shù)據(jù)采集&虛擬儀器模塊模塊）：電壓表及

5、直流信號源模塊模塊）：信號源及頻率計(jì)模塊模塊9：抽樣定理及濾波器模塊模塊69：數(shù)字信號處理模塊模塊卷）：模塊一模塊）：模塊二模塊）：相平面分析及系統(tǒng)極點(diǎn)對頻響的影響模塊模塊6片：調(diào)幅及頻分復(fù)用模塊模塊基本運(yùn)算單元及連續(xù)系統(tǒng)模擬模塊模塊魚。：數(shù)據(jù)采集&虛擬儀器模塊,杰產(chǎn)漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書第二節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)K介紹本節(jié)分別對實(shí)驗(yàn)箱上的實(shí)驗(yàn)?zāi)K做進(jìn)一步的介紹。模塊）：電壓表及直流信號源模塊此模塊主要含有兩個部分：電壓表和直流信號源。電壓表可測量直流信號的幅度及交流 信號的峰峰值，其中直流信號的測量幅度范圍為：-10V10V,交流信號峰峰值的測量范圍是: 020V （測量交

6、流信號的頻率范圍是100Hz200KHz）。直流信號源可輸出-5V +5V幅度連 續(xù)可調(diào)直流信號，直流信號的輸出點(diǎn)為Pl、P2。1、模塊端口及測試點(diǎn)簡要說明：S1：模塊的供電開關(guān)。S2：選擇測量的外部信號為交流信號或直流信號。Pl、P2：分別為直流信號1和2的輸出端口。P3：電壓表的輸入端口（外部信號輸入）。Wl、W2：直流信號電壓的控制旋鈕。-3 -L公坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-7 -模塊）：信號源及頻率計(jì)模塊該模塊包含有模擬信號源功能、掃頻源、頻率計(jì)功能以及時(shí)鐘信號源功能。信號源頻率計(jì)00000300J0C00003000CS1xlO xlOO xlK r- 口口幅

7、度調(diào)節(jié)模擬輸出叵巨叵亙可 波形切換模擬輸出 o M 2Msintr, squ上限下限分辨率模擬信號源 S4S5a® 8K水掃頻范圍2K時(shí)鐘信號源S7模塊）可調(diào)旋鈕、指示燈、按鍵、開關(guān)以及測試端口的位置標(biāo)識圖1、模塊端口及測試點(diǎn)簡要說明P1:頻率計(jì)輸入端口。P2：模擬信號輸出端口。P3： 64K載波輸出端口。P4： 256K載波輸出端口。P5：時(shí)鐘信號源輸出端口。S1：模塊的供電開關(guān)。S2：模式切換開關(guān)。開關(guān)撥上選擇“信號源”模式，開關(guān)撥下選擇“頻率計(jì)模式”。S3：掃頻開關(guān)。當(dāng)開關(guān)撥向上撥時(shí)，開始掃頻：當(dāng)開關(guān)向下?lián)軙r(shí)，停止掃頻。S4：波形切換開關(guān)。S5：掃頻設(shè)置按鈕。S7：時(shí)鐘頻率設(shè)置

8、。W1：模擬信號輸出幅度調(diào)節(jié).旋鈕。R0L1：模擬信號頻率調(diào)節(jié)。頻率：輕按旋轉(zhuǎn)編碼器可選擇信號源頻率步進(jìn)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 增大頻率，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)減小頻率。頻率旋鈕下有三個標(biāo)有X10、X100, X1K的指示燈指示 頻率步進(jìn)：亮的LED頻率步進(jìn)X1010HzX100100HzX1KIKHzX10 X1KlOKHzX100 X1KlOOKHzX10 X100 X1K1MHz2、模擬信號源功能說明模擬信號源功能主要由P2、P3和P4三個端口輸出。其中，P3端口輸出固定幅度和固定頻率為64KHz的正弦波信號。P4端口輸出固定幅度和固定頻率128KHz的正弦波信號。P2端口輸出的波形可提供三種，分別為：正弦波

9、、三角波、方波。P2輸出信號是通過“波 形切換S4”按鍵開關(guān)進(jìn)行切換波形：其頻率可以通過“頻率調(diào)節(jié)R0L1”旋鈕來調(diào)行，正弦波 頻率的可調(diào)范圍為：10Hz2MHz,三角波和方波頻率的可調(diào)范圍為：10Hz100KHz.其輸出幅 度可由“模擬輸出幅度調(diào)節(jié)”旋鈕控制，可調(diào)范圍為：0V5V,(注意：使用P2輸出信號時(shí), 需將“掃頻開關(guān)S3”撥至“OFF”狀態(tài)。)可進(jìn)行如下操作，以便于熟悉信號源功能的使用：(1)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)加電，將“掃頻開關(guān)S3”撥至“OFF”狀態(tài)，按下波形切換按鈕S4,如選 擇輸出正弦波，則對應(yīng)指示燈“SIN”亮。(2)用示波器進(jìn)行觀察測試點(diǎn)TP2或端口2,可觀測到正弦波。(3)調(diào)行信號

10、幅度調(diào)行旋鈕W1,可在示波器上觀察到信號幅度的變化：按擊“頻率調(diào)節(jié). R0L1”可選擇頻率步進(jìn)檔位，再旋轉(zhuǎn)R0L1可改變頻率值，在示波器上觀察到信號頻率的變化。(4)再單擊S4選擇三角波，對應(yīng)的“TRI”指示燈亮，用示波器在TP2處可以觀測到三 角波。(5)按下S4選擇方波，對應(yīng)的“SQU”指示燈亮，用示波器在P2處觀察方波。(6)在P2輸出方波情況下可設(shè)置方波的占空比：長按“ROL1”2秒，數(shù)碼管會顯示“50”, 表示已切換到占空比設(shè)置功能,且當(dāng)前占空比為50%：然后調(diào)i'R0Ll”來調(diào)行方波的占空比, 其可調(diào)范圍是6%93樂若再次快速單擊“ROL1”則切換回頻率調(diào)節(jié)功能。3、掃頻源

11、功能說明(注；標(biāo)識圖中紅色小方框標(biāo)識指示燈)當(dāng)“掃頻開關(guān)S3”撥至“0”狀態(tài)時(shí)，才能開啟掃頻源功能。掃頻源功能開啟后，掃頻 信號輸出端口為P2,幅度為3.8V,可用示波器觀測。掃頻源信號實(shí)測圖(此時(shí)頻率上限設(shè)置為10000Hz,頻率下限設(shè)置為500Hz,分辨率設(shè)置為100)掃頻信號源的設(shè)置主要通過“掃頻設(shè)置S5”按鍵、“頻率調(diào)節(jié)R0L1”旋鈕以及“模擬輸 出幅度調(diào)節(jié)W1”旋鈕配合調(diào)節(jié)。具體方法是：模塊開電，將“掃頻開關(guān)S3”撥至“0N”狀態(tài)，即開啟掃頻功能；此時(shí)“上 限”指示燈亮?xí)r，可通過“R0L1”旋鈕改變掃描頻率的終止點(diǎn)(最高頻率)，調(diào)行的頻率值在 數(shù)碼管上顯示。再點(diǎn)擊“掃頻設(shè)置S5”按鍵

12、，此時(shí)“下限”指示燈亮?xí)r，可通過“R0L1”旋 鈕改變掃描頻率的起始點(diǎn)（最低頻率），調(diào)節(jié)的頻率值在數(shù)碼管上顯示：再點(diǎn)擊“掃頻設(shè)置 S5”按鍵，此時(shí)“分辨率”指示燈亮?xí)r，可通過“R0L1”旋鈕改變掃描頻率的起始點(diǎn)（最低 頻率），數(shù)碼管顯示為滅,調(diào)節(jié)“R0L1”來設(shè)置“下限頻率”和“上限頻率”之間的頻點(diǎn)數(shù)。 一般而言，頻點(diǎn)數(shù)越少，掃頻速度越快：反之，掃頻速度越慢。4、頻率計(jì)功能說明頻率計(jì)具有內(nèi)測模式和外測模式，通過“模式切換S2”開關(guān)來選擇。當(dāng)開關(guān)S2撥至“信 號源”時(shí)，則數(shù)碼管顯示當(dāng)前模擬信號源P2的輸出頻率；當(dāng)開關(guān)S2撥至“頻率計(jì)”時(shí)，則 頻率計(jì)可測量外部引入信號的頻率值，其輸入端口為“頻率計(jì)

13、輸入P1”。頻率計(jì)的測量范圍：lHz2MHz.頻率計(jì)的精確度:98.6%。5、時(shí)鐘信號源功能說明時(shí)鐘信號源由“時(shí)鐘輸出P5”端口輸出時(shí)鐘信號?？赏ㄟ^“時(shí)鐘頻率設(shè)置S7”按鍵切換 輸出四種頻率，分別為：IKHz、2KHz、4KHz、8KHz0選擇其中一種頻率時(shí)，相應(yīng)指示燈會亮。L公坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模塊）：抽樣定理及濾波器模塊模擬濾波器部分提供了多種有源無源濾波器，包括了低通無源濾波器、低通有源濾波器、 高通無源濾波器、高通有源濾波器、帶通無源濾波器、帶通有源濾波器、帶阻無源濾波器和 帶阻有源濾波器。學(xué)生可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在模塊上共提供了8個信號輸入點(diǎn)：P

14、1：無源低通濾波器信號輸入點(diǎn)：P5：有源低通濾波器信號輸入點(diǎn)：P9：無源帶通濾波器信號輸入點(diǎn)：P13：有源帶通濾波器信號輸入點(diǎn)；P3：無源高通濾波器信號輸入點(diǎn)：P7：有源高通濾波器信號輸入點(diǎn)：P11：無源帶阻濾波器信號輸入點(diǎn)；P15：有源帶阻濾波器信號輸入點(diǎn)。同樣的，也提供了 8個信號輸出點(diǎn)及相應(yīng)的信號觀測點(diǎn)：P2：無源低通濾波器信號輸出點(diǎn)（相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP2）：P6：有源低通濾波器信號輸出點(diǎn)（相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP6）：P10：無源帶通濾波器信號輸出點(diǎn)（相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP10）：P14：有源帶通濾波器信號輸出點(diǎn)（相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP14）：P4：無源高通濾波器信號輸出點(diǎn)（相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP4）：

15、P8：有源高通濾波器信號輸出點(diǎn)（相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP8）：P12：無源帶阻濾波器信號輸出點(diǎn)（相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP12）：P16：有源帶阻濾波器信號輸出點(diǎn)（相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP16）：在該模塊上還設(shè)置了抽樣定理實(shí)驗(yàn)。通過本實(shí)驗(yàn)可觀測到抽樣過程中的各個階段的信號 波形。在模塊上，共有3個輸入點(diǎn)、2個輸出點(diǎn)及2個信號觀測點(diǎn)，分別為：P17：連續(xù)信號輸入點(diǎn)（其相對應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP17）：P18：外部開關(guān)信號輸入點(diǎn)；P19：抽樣信號輸入點(diǎn)：P20：連續(xù)信號經(jīng)采樣后的輸出點(diǎn)（其相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP20）；P22 ：抽樣信號經(jīng)波波器恢復(fù)后信號的輸出點(diǎn)；TP21：開關(guān)信號觀測點(diǎn)：TP22：抽樣信號經(jīng)濾波器恢復(fù)后的信號

16、波形觀測點(diǎn)。模塊上的調(diào)節(jié)點(diǎn)：S1：模塊的供電開關(guān)：S2：開關(guān)選擇同步抽樣和異步抽樣。當(dāng)開關(guān)撥向左邊時(shí)選擇同步抽樣，撥向右邊時(shí) 選擇頻異步抽樣方式：W1：調(diào)節(jié)異步抽樣頻率。-9 -I杰h武漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模塊）：數(shù)字信號處理模塊1、數(shù)字信號處理模塊功能說明數(shù)字信號處理模塊采用多種可編程器件，具有多種實(shí)驗(yàn)功能。該模塊主要通過撥碼開關(guān) SW1的撥碼值來選擇所需要的功能。SW1的撥碼值可參考SW1碼值功能對應(yīng)表說明來設(shè)置，或 者根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作步驟要求來設(shè)置。2、此模塊上PCB絲印標(biāo)識及端口簡要說明P9：模擬信號輸入。TP9：從P9輸入的信號經(jīng)幅度調(diào)整的測試點(diǎn)。Pl

17、、P2、P3：這三個插孔是分別是基波、二次諧波、三次諧波的輸出點(diǎn)（其對應(yīng)的信號 觀測點(diǎn)分別為TP1、TP2、TP3）OTPL TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7、TP8：這些測試點(diǎn)的輸出波形與模塊設(shè)置的具體 功能相關(guān)。當(dāng)模塊用于信號分解與合成功能時(shí),TP1、TP2、TP3、TP4、TP5、TP6、TP7、TP8 這八個測試點(diǎn)分別是方波分解信號的一次諧波、二次諧波、三次諧波、四次諧波、五次諧波、 六次諧波、七次諧波、八次以上諧波。當(dāng)模塊用于方波信號自卷積功能時(shí)，TP1為方波自卷 積的輸出測試點(diǎn)。當(dāng)模塊用于方波與鋸齒波的卷積功能時(shí)，TP1為卷積信號輸出測試點(diǎn)，TP2 為鋸齒波信號測試點(diǎn)

18、（鋸齒波信號由模塊自身產(chǎn)生，無需外接）。S2：復(fù)位開關(guān)。SW1： 8位撥碼開關(guān)。通過此開關(guān)的不同設(shè)置，可以選擇不同的實(shí)驗(yàn)功能。其對應(yīng)的列表 如下：開關(guān)SW1設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容00000001常規(guī)信號觀測00000010矩形信號自卷積00000011矩形信號與鋸齒波卷積00000100（lKHz或2KHz）方波信號分解與合成00000101（400Hz. 500Hz或600Hz）方波信號分解與合成00000110相位對（400Hz、500Hz或600Hz）信號合成的影響00001000數(shù)字頻率合成00001011相位對（lKHz或2KHz）信號合成的影響00001100用于抽樣恢復(fù)的數(shù)字濾波器（S3

19、對應(yīng)的濾波器 Ik、2k、3k、4k、5k、6k、7k、8k）00001101抽樣功能（S3 對應(yīng) Ik、2k、4k、8k、16k. 32k、64k、128k 采樣率）00001110頻譜分析注：開關(guān)SW1的某個碼位撥至ON時(shí)，表示撥碼值為1,例如，撥碼開關(guān)狀態(tài)為ON0伊I ? 2 4 5 6 r BS3： 8位撥碼開關(guān)。（1）當(dāng)該模塊用于信號分解與合成功能時(shí)，S3分別為各次諧波的疊加開關(guān)，當(dāng)所有的 開關(guān)都閉合時(shí)合成波形從TP8輸出。TP1-TP8為各次諧波的波形的觀測點(diǎn)。（2）當(dāng)該模塊用于抽樣恢復(fù)的數(shù)字濾波器時(shí)，可以設(shè)置S3對應(yīng)改變?yōu)V波器1k8k。比 如，當(dāng)用于抽樣恢復(fù)的濾波器功能時(shí)（即SW

20、1撥為00001100）,若S3撥為01000000,則表示 此時(shí)模塊為2K低通濾波器。（3）當(dāng)該模塊用于抽樣功能時(shí),可以設(shè)置S3對應(yīng)改變抽樣率，S3對應(yīng)Ik、2k、4k、 8k、16k、32k、64k、128k采樣率。比如,當(dāng)模塊為抽樣功能時(shí)（即SW1撥為00001101）,若 開關(guān)S3撥為00100000,則表示此時(shí)抽樣時(shí)鐘為4K。（4）當(dāng)該模塊用于常規(guī)信號觀測時(shí)，可以設(shè)置S3對應(yīng)選擇常規(guī)信號類型。開關(guān)S3模塊用于常規(guī)信號觀測功能時(shí)，TP1輸出波形10000000指數(shù)信號（增長）01000000指數(shù)信號（衰減）00100000指數(shù)正弦信號（增長）00010000指數(shù)正弦信號（衰減）0000

21、1000抽樣信號11 -,杰產(chǎn)漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書00000100鐘形信號J1：串口通信接口 .該接口主要用于計(jì)算機(jī)上位機(jī)軟件與模塊之間的通信連接功能,13 -L小坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模塊® :模塊一一階電路暫態(tài)響應(yīng)部分：用戶可以根據(jù)自己的需要在此模塊上搭建一階電路，并觀察實(shí)驗(yàn)波形。該部分共有6個 測量點(diǎn)和若干信號插孔，分別為：TP1、TP4：輸入信號波形測量端口；TP6、TP7： 一階RC電路輸出信號波形測量端口：TP8、TP9： 一階RL電路輸出信號波形測量點(diǎn)。信號插孔：Pl、P4：信號輸入插孔：P2、P3、P5、P6、P7、

22、P8、P9：電路連接插孔。階躍響應(yīng)沖激響應(yīng)部分：在此部分，用戶接入適當(dāng)?shù)妮斎胄盘?，可觀測到輸入信號的階躍響應(yīng)和沖激響應(yīng)。此部 分共有4個測量點(diǎn)，分別為：P10：沖激響應(yīng)時(shí)，輸入信號波形的測量端口（相應(yīng)信號測試點(diǎn)為TP10）；P11：電路連接插孔（沖激信號觀測點(diǎn)為TP11）：P12：階躍響應(yīng)時(shí)，輸入信號波形的測量端口（相應(yīng)信號測試點(diǎn)為TP12）；TP14：沖激響應(yīng)、階躍響應(yīng)信號輸出觀測點(diǎn)。無失真?zhèn)鬏敳糠郑篜15：信號輸入點(diǎn)；TP16：信號經(jīng)電阻衰減觀測點(diǎn)；TP17：信號輸出觀測點(diǎn)：W2：阻抗調(diào)'。電位器。模塊）：模塊二二階電路傳輸特性部分：采用741搭建的兩種二階電路，可觀測分析信號經(jīng)過

23、不同二階電路的響應(yīng)，及二階電路 特性。該部分的信號插孔和測量點(diǎn)分別為：PK P2：信號輸入插孔：TP3：二階RC電路傳輸特性測量點(diǎn)：TP4：二階RL電路傳輸特性測量點(diǎn)。二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡部分：此部分除了可以完成二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡觀察的實(shí)驗(yàn)，還可完成二階電路暫態(tài)響應(yīng)觀察的 實(shí)驗(yàn)。該部分信號插孔和測量點(diǎn)分別如下：P5：信號輸入插孔：TP5：輸入信號波形觀測點(diǎn)：TP6、TP7、TP8：輸出信號波形觀測點(diǎn)。二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)模擬部分：通過一一電系統(tǒng)來模擬一一非電系統(tǒng)的二階微分方程，P9為階躍信號的輸入點(diǎn)（TP9為其測 試點(diǎn)）。Vh：反映的是有兩個零點(diǎn)的二階系統(tǒng)，可以觀察其階躍響應(yīng)的時(shí)域解（TP10為其對應(yīng)的 觀

24、測點(diǎn)）。Vt：反映的是有一個零點(diǎn)的二階系統(tǒng)，可以觀察其階躍響應(yīng)的時(shí)域解（TP11為其對應(yīng)的 觀測點(diǎn)）。Vb：反映的是沒有零點(diǎn)的二階系統(tǒng)，可以觀察其階躍響應(yīng)的時(shí)域解（TP12為其對應(yīng)的觀 測點(diǎn)，$3、W4：對尺度變換的系數(shù)進(jìn)行調(diào)行。15 -I杰h武漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模塊：系統(tǒng)相平面分析和極點(diǎn)對頻響特性的影響模塊系統(tǒng)相平面分析部分：P1：固定系統(tǒng)的信號輸入端口；P2：固定系統(tǒng)的信號輸出端口；P3：系統(tǒng)特性可變系統(tǒng)信號輸入端口；P4：系統(tǒng)特性可變系統(tǒng)信號輸出端口；W1：可調(diào)行系統(tǒng)相位特性。極點(diǎn)對頻響特性的影響：P5：系統(tǒng)反饋接入點(diǎn)：P6：系統(tǒng)信號輸入點(diǎn)；（通過該端口的不同

25、接線方式，可改變系統(tǒng)極點(diǎn)的不同位置。）P7：信號輸出端口；W2：可調(diào)行系統(tǒng)截止頻率。# -L小坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模塊）：調(diào)幅及頻分復(fù)用模塊此模塊可以完成幅度調(diào)制及解調(diào)、頻分復(fù)用及解復(fù)用的實(shí)驗(yàn)，并且可以通過相應(yīng)的觀測 點(diǎn)來觀測信號的變化情況。此模塊上信號插孔及觀測點(diǎn)分別如下：Pl、P3：載波輸入（從模塊上的P3、P4端口引入），相應(yīng)的信號觀測點(diǎn)為TP1、TP3：P2、P4：模擬信號輸入（一路由）模塊上的P2提供，一路由數(shù)字信號處理模塊 提供），相應(yīng)的信號觀測點(diǎn)為TP2、TP4；P5：幅度調(diào)制輸出1 （其相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP5）；P6：幅度調(diào)制輸出2 （其相應(yīng)的觀測點(diǎn)為

26、TP6）；P7：復(fù)用輸入信號1；P8：復(fù)用輸入信號2：P9：兩路信號經(jīng)過時(shí)分復(fù)用之后的輸出點(diǎn)（其相應(yīng)的觀測點(diǎn)為TP9）；P10：復(fù)用信號輸入端口；解復(fù)用及解調(diào)部分還包含了 6個信號的觀測點(diǎn)，分別為：TP12：信號解復(fù)用輸出之一；TP13：信號解復(fù)用輸出之二；TP14：解復(fù)用信號經(jīng)解調(diào)后信號輸出之一：TP15：解復(fù)用信號經(jīng)解調(diào)后信號輸出之二：TP16：解調(diào)信號輸出1：TP17：解調(diào)信號輸出2。17L公坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模塊）：基本運(yùn)算單元與連續(xù)系統(tǒng)模擬模塊本模塊提供了很多開放的電路電容，可根據(jù)需要搭建不同的電路，進(jìn)行各種測試。如可 實(shí)現(xiàn)加法器、比例放大器、積分器及一

27、階系統(tǒng)的模擬。此模塊上相應(yīng)的信號插孔和測試點(diǎn)分 別為：Pl、P2：運(yùn)算器放大器U1的輸入信號插孔，分別對應(yīng)運(yùn)放的DIP3和DIP2；P3：運(yùn)算放大器U1的輸出信號插孔；P4、P5：運(yùn)算器放大器U2的輸入信號插孔，分別對應(yīng)運(yùn)放的DIP3和DIP2：P6：運(yùn)算放大器U2的輸出信號插孔；P7-P42：元器件選擇插孔；TP3：運(yùn)算放大器U1的輸出；TP6：運(yùn)算放大器U2的輸出。L小坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書模塊數(shù)據(jù)采集也虛擬儀器模塊該模塊通過高速USB接口與PC機(jī)相連，將采集到的數(shù)據(jù)通過USB接口實(shí)時(shí)傳輸?shù)絇C機(jī), 以供PC機(jī)做出信號處理。同時(shí)，PC機(jī)處理后的數(shù)據(jù)信號同時(shí)通過US

28、B接口實(shí)時(shí)回傳到模塊， 以供后期信號處理或觀測。主要功能需要通過PC機(jī)軟件來實(shí)現(xiàn)，目前，PC機(jī)端信號處理軟 件主要能完成以下功能：1、實(shí)時(shí)信號采集存儲。2、實(shí)時(shí)信號FFT頻譜分析。3、實(shí)時(shí)信號帶限濾波處理。4、讀取輸出指定采集文件數(shù)據(jù)。5、FIR濾波器設(shè)計(jì)與濾波器效果驗(yàn)證。6、多種信號卷積展示。7、函數(shù)信號發(fā)生器。模塊的參數(shù)指標(biāo)如下：1、采用高精度ADC/DAC轉(zhuǎn)換器來采集和輸出數(shù)據(jù)。ADC/DAC的速率可調(diào)，支持范圍為 8000Hz48000Hz o2、支持一路ADC采樣輸入，兩路DAC輸出。3、ADC采樣輸入信號幅度范圍為0-1V。4、DAC輸出信號幅度范圍：01孔5、兩種信號接口，一種為

29、普通臺階座輸入孔，可從其他模塊引入信號。另一種為3. 5mm 標(biāo)準(zhǔn)MIC和耳機(jī)接口，可采集環(huán)境模擬音頻信號進(jìn)行處理。模塊目前能完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：1、音頻采集采集及觀測實(shí)驗(yàn)。2、音頻信號采集及FFT頻譜分析實(shí)驗(yàn)。3、語音信號采集及尺度變換實(shí)驗(yàn)。4、FIR濾波器設(shè)計(jì)及驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。5、信號卷積及過程展示實(shí)驗(yàn)。# -,杰產(chǎn)漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書由于模塊功能實(shí)現(xiàn)主要是依靠PC機(jī)端應(yīng)用程序，擴(kuò)展功能強(qiáng)大，目前模塊功能為基本功 能，后續(xù)功能擴(kuò)展后可增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及內(nèi)容。,杰產(chǎn)漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書第二章傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)一常用信號分類與觀察一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、觀察常用

30、信號的波形，了解其特點(diǎn)及產(chǎn)生方法。2、學(xué)會用示波器測量常用波形的基本參數(shù)，了解信號及信號的特性。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解幾種常用典型信號的解析式及時(shí)域波形。2、觀察這些信號的波形，思考可以從那幾個角度觀察分析這些信號的參數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、數(shù)字信號處理模塊1塊2、雙蹤示波器1臺四、實(shí)驗(yàn)原理對于一個系統(tǒng)特性的研究，其中重要的一個方面是研究它的輸入輸出關(guān)系，即在一特定 的輸入信號下，系統(tǒng)對應(yīng)的輸出響應(yīng)信號。因而對信號的研究是對系統(tǒng)研究的出發(fā)點(diǎn)，是對 系統(tǒng)特性觀察的基本手段與方法。在本實(shí)驗(yàn)中，將對常用信號和特性進(jìn)行分析、研究。信號可以表示為一個或多個變量的函數(shù)，在這里僅對一維信號進(jìn)行研究，自變量為時(shí)間。

31、 常用信號有：指數(shù)信號、正弦信號、指數(shù)衰減正弦信號、抽樣信號、鐘形信號、脈沖信號等。1、指數(shù)信號：指數(shù)信號可表示為/(/) = Kea,.對于不同的。取值，其波形表現(xiàn)為不同的形式，如圖1T所示：21 -其表達(dá)式為/(，)= ,0Keal sin(taf)(，<0)(t > 0)其波形如圖1-2所示:23 -3、抽樣信號：其表達(dá)式為：sa(t) = -o3(/)是一個偶函數(shù)，=土 n, ±2兀，土nn時(shí)，函數(shù)值為零。該函數(shù)在很多應(yīng)用場合具有獨(dú)特的運(yùn)用。其信號如圖1-3所示：TT6、方波信號：信號周期為T，前上期間信號為正電平信號，后上期間信號為負(fù)電平信 22號。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中

32、在模塊69的TP1測試點(diǎn)可觀測的常見信號主要有：指數(shù)信號（增長）、 指數(shù)信號（衰減）、指數(shù)正弦信號（增長）、指數(shù)正弦信號（衰減）、抽樣信號以及鐘形信號。 觀測前首先需將撥碼開關(guān)SW1撥為00000001,即將該模塊設(shè)置為常規(guī)信號觀測功能：L小坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書然后通過設(shè)置S3對應(yīng)選擇常規(guī)信號類型，如下表所示:開關(guān)S3模塊用于常規(guī)信號觀測 功能時(shí)TP1輸出波形波形函數(shù)10000000指數(shù)信號（增長）f(t) = O.65e(,/37o)01000000指數(shù)信號（衰減）f =0.65/"37。)00100000指數(shù)正弦信號（增長）fh0(t < 0)2

33、加0.07c44。sin5)+ 2.7 (z > 0)00010000指數(shù)正弦信號（衰減）0(t < 0)-2 加3.3c44。sin丁) + 3("0)00001000抽樣信號7sin()S*=岸 +L512000000100鐘形信號)2 f(t) = 4.8e 280五、實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)備工作：將撥碼開關(guān)SW1置為“00000001”（開關(guān)撥上為1,撥下為0）,打開實(shí)驗(yàn)箱 及模塊電源，按下復(fù)位鍵S2加載常用信號觀測功能。將撥碼開關(guān)S3撥為“00000000”。1、用示波器觀測指數(shù)信號波形，并分析其所對應(yīng)的4、K參數(shù)。（1）撥碼開關(guān)S3第1位撥為“1”，其他開關(guān)撥為“0”，用

34、示波器在TP1觀察輸出的指 數(shù)信號，并分析其對應(yīng)的頻率、K參數(shù)。（2）撥碼開關(guān)S3第2位撥為“1”，其他開關(guān)撥為“0”。觀察指數(shù)信號波形的變化，分 析原因。2、指數(shù)衰減正弦信號觀察（正頻率信號）。（1）撥碼開關(guān)S3第3位撥為“1”，其他開關(guān)撥為“0”。用示波器在TP1觀察輸出的 指數(shù)衰減正弦信號。（2）撥碼開關(guān)S3第4位撥為“1”，其他開關(guān)撥為“0”。注意波形變化情況，分析原因。3、抽樣信號的觀察。<1）撥碼開關(guān)S3第5位撥為“ 1 ”，其他開關(guān)撥為“0”。用示波器在TP1處觀察輸出的 抽樣信號。4、鐘形信號的觀察。<1）撥碼開關(guān)S3第6位撥為“1 ”，其他開關(guān)撥為“0”。用示波器

35、在TP1觀察輸出的鐘 形信號，觀測波形。注意：該實(shí)驗(yàn)不要將撥碼開關(guān)S3的第7位和第8位撥為“1”。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告用坐標(biāo)紙畫出各波形。-25 -I杰h武漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)二連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的模擬一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解基本運(yùn)算器一一比例放大器、加法器和積分器的電路結(jié)構(gòu)和運(yùn)算功能。2、掌握用基本運(yùn)算單元模擬連續(xù)時(shí)間一階系統(tǒng)原理與測試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、雙蹤示波器1臺2、數(shù)字萬用表1塊3、電壓表及直流信號源模塊)1塊4、信號源及頻率計(jì)模塊1塊5、基本運(yùn)算單元與連續(xù)系統(tǒng)模塊)1塊三、實(shí)驗(yàn)原理1、線性系統(tǒng)的模擬系統(tǒng)的模擬就是用由基本運(yùn)算單元組成的模擬裝置來模擬實(shí)際的系統(tǒng)。這些實(shí)際

36、 系統(tǒng)可以是電的或非電的物理量系統(tǒng)，也可以是社會、經(jīng)濟(jì)和軍事等非物理量系統(tǒng)。 模擬裝置可以與實(shí)際系統(tǒng)的內(nèi)容完全不同，但是兩者的微分方程完全相同，輸入、輸 出關(guān)系即傳輸函數(shù)也完全相同。模擬裝置的激勵和響應(yīng)是電物理量，而實(shí)際系統(tǒng)的激 勵和響應(yīng)不一定是電物理量，但它們之間的關(guān)系是一一對應(yīng)的。所以，可以通過對模 擬裝置的研究來分析實(shí)際系統(tǒng)，最終達(dá)到一定條件下確定最佳參數(shù)的目的。本實(shí)驗(yàn)所說的系統(tǒng)的模擬就是由基本的運(yùn)算單元(放大器、加法器，積分器等) 組成的模擬裝置，來模擬實(shí)際系統(tǒng)傳輸特性。2、三種基本運(yùn)算電路27 -I杰h武漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書-29 -a、比例放大器,如圖3-

37、1：昭U1Ob、加法器,如圖3-2： %=一C、積分器,如圖3-3：Kn 1Ri、圖3-1比例放大電路連線示意圖R六(%+“2)= -(+%)4=&R2二Ri 1=3UiR、uo011- 'C1P-I>>-0U2Ri 匚1/圖3-2加法器電路連線示意圖RC、C11圖3-3積分器電路連接示意圖杰卜武漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書3、一階系統(tǒng)的模擬如圖3-4 (a)。它是一階RC電路，可用以下方程描述:rdt1RC31 -其模擬框圖如圖3-4 (b) (c),圖(b)和圖(c)在數(shù)學(xué)關(guān)系上是等效的。其一階系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)電路如圖3-4 (d)。R=1K圖 3

38、-4 (a)圖 3-4 (b)四、實(shí)驗(yàn)步驟在實(shí)驗(yàn)?zāi)K上，U1和U2為運(yùn)算放大器。Pl、P2為U1的輸入接口, P3為U1的輸出接口； P4、P5為U2的輸入接口，P6為U2的輸出接口。可根據(jù)需要將可供 選擇的電阻、電容及電感進(jìn)行連接。U1與U2的電路圖如圖3-5所示。U27413 2P5ZLZKZ12V圖3-5 U1、U2電路圖/N武漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書Lab Tech1、基本運(yùn)算器圖3-6加法器實(shí)驗(yàn)電路圖同學(xué)們自己動手按如圖3-6所示連接實(shí)驗(yàn)電路口將模塊包）的直流輸出1（P1）和直流輸出2 （P2）分別接至加法器的5和th。適當(dāng)調(diào)行）模塊中的Wl、W2,并記錄P1和

39、P2的電壓值。用萬用表測量輸出uo端電壓.驗(yàn)證在反相加法器中，愉出電壓是否為兩路輸入 電壓之和取反相，完成下表。輸入一輸入二輸出電壓（V）波形電壓（V）波形電壓（V）波形注：有興趣的同學(xué)，可以將輸入信號改為幅度2V、頻率為500Hz的方波，再觀察輸入及輸出波形。還可以自行改變反饋接法，得到同相加法器，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。）2、基本運(yùn)算器同學(xué)們自己動手連接如圖3-7所示實(shí)驗(yàn)電路。RI, R2可選擇2組不同的電阻值 以改變放大比例。信號發(fā)生器產(chǎn)生幅度為IV、頻率為IKHz的正弦波送入輸入端，示波器同時(shí)觀察并比較輸入、輸出波形，完成下表。輸入輸出電阻電壓（V）波形電壓（V）波形R1=1KQR2=5. 1K

40、QRl=R2=同學(xué)們自己動手連接如圖3-8所示實(shí)驗(yàn)電路。（20KC的電阻，可用兩個10KC 的電路串聯(lián)代替。）信號發(fā)生器產(chǎn)生f=lKHz的方波送入輸入端，示波器同時(shí)觀察輸入、輸出波形并 比較，自行畫完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄。4、一階RC電路的模擬（選做）圖3-4 （a）為一階RC電路，按圖3-4 （d）所連接其一階模擬電路。（阻容元件根-35 -I杰h武漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書據(jù)需要進(jìn)行選擇，0.022uf電容可由兩個O.Oluf電容并聯(lián)代替）。將信號發(fā)生器產(chǎn)生的幅度2V、頻率IKHz的方波送入一階模擬電路輸入端，用示 波器觀測輸出電壓波形，驗(yàn)證其模擬情況。GNDGNDP13oP

41、19oP25oP3IoIK匚IICR3510H：.R5510CI：)R710KC-IPCR9P37O 0TI OK R12P14oP20oP26oP32oP38oP155.1KP16P2110KP22OCH7oR6P2710KP28O(.>-1oR8P333.3uHP34OCHTLIoP394.7uHP40OClI)oP17oP23oP29oP35oP41o0.1 uFC40.01 uFCI1-0C50.0 luFJ 1。C6lOmHCI1-0L24.7mH1-0L4P18oP24oP30oP36oP42圖3-9 模塊實(shí)驗(yàn)電路圖五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、準(zhǔn)確繪制各基本運(yùn)算器輸入輸出波形，標(biāo)出峰-峰

42、電壓及周期。2、繪制一階模擬電路階躍響應(yīng)，標(biāo)出峰-峰電壓及周期。實(shí)驗(yàn)三無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解無失真?zhèn)鬏數(shù)母拍睢?、了解無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件。3、觀察信號在失真系統(tǒng)中的波形。4、觀察信號在無失真系統(tǒng)中的波形。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、模塊一 651塊2、信號源及頻率計(jì)模塊1塊3、雙蹤示波器1臺4、函數(shù)信號發(fā)生器（選）1臺三、實(shí)驗(yàn)原理1、一般情況下，系統(tǒng)的響應(yīng)波形和激勵波形不相同，信號在傳輸過程中將產(chǎn)生失真。線性系統(tǒng)引起的信號失真有兩方而因素造成，一是系統(tǒng)對信號中各頻率分量幅度產(chǎn)生不 同程度的衰減，使響應(yīng)各頻率分量的相對幅度產(chǎn)生變化，引起幅度失真。另一是系統(tǒng)對各頻 率分量產(chǎn)生的相移不與頻率成正比，使

43、響應(yīng)的各頻率分量在時(shí)間軸上的相對位置產(chǎn)生變化， 引起相位失真。線性系統(tǒng)的幅度失真與相位失真都不產(chǎn)生新的頻率分量。而對于非線性系統(tǒng)則由于其非 線性特性對于所傳輸信號產(chǎn)生非線性失真，非線性失真.可能產(chǎn)生新的頻率分量。所謂無失真是指響應(yīng)信號與激勵信號相比，只是大小與出現(xiàn)的時(shí)間不同，而無波形上的 變化.設(shè)激勵信號為“"），響應(yīng)信號為，（），無失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件是-37 -,杰產(chǎn)漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(4-1)式中K是一常數(shù)，為為滯后時(shí)間。滿足此條件時(shí)，波形是6。)波形經(jīng)九時(shí)間的滯后，雖 然，幅度方面有系數(shù)K倍的變化，但波形形狀不變。2、對實(shí)現(xiàn)無失真?zhèn)鬏敚瑢ο到y(tǒng)函數(shù)H(/g

44、)應(yīng)提出怎樣的要求？設(shè)，(/)與eO)的傅立葉變換式分別為R(/&)與。借助傅立葉變換的延時(shí)定理，從 式4-1可以寫出?(?)=陽?)產(chǎn)(4-2)(4-3)(4-4)此外還有 = H(jco)E(jco) 所以，為滿足無失真?zhèn)鬏攽?yīng)有H(jco) = K(T 2。式(4-4)就是對于系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性提出的無失真?zhèn)鬏敆l件。欲使信號在通過線性系統(tǒng)時(shí) 不產(chǎn)生任何失真，必須在信號的全部頻帶內(nèi)，要求系統(tǒng)頻率響應(yīng)的幅度特性是一常數(shù)，相位 特性是一通過原點(diǎn)的直線。圖4-1無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的幅度和相位特性# -3、本實(shí)驗(yàn)?zāi)K的設(shè)計(jì)電路圖：(原理采用示波器的衰減電路)L小坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)

45、綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書# -計(jì)算如下:圖4-2示波器衰減電路R, 一E 凡+ 1 QGR、4G 、/?.+! 凡+!4G - 4gR、(4-5)1 + jQR【C?R + R?1 + j 豆 RS 1 + jC1R2C2如果 RC = RC ,則 （。）=一_是常數(shù)，例。）=0（4-6） ' R? + R式（4-6）滿足無失真?zhèn)鬏敆l件。4、模塊）中的測試點(diǎn)及調(diào)門點(diǎn)說明TP16：模擬信號的輸入。TP17：模擬信號經(jīng)過系統(tǒng)后的輸出。W2：調(diào)W此電位器可以改變系統(tǒng)傳輸條件。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、連接模塊中的P2和模塊）上無失真?zhèn)鬏旊娐返男盘栞斎攵薖15。2、調(diào)行模塊中頻率調(diào)行旋鈕“R0L1”、波形切換按鍵

46、以及模擬輸出幅度調(diào)行旋 鈕“W1”，使P2輸出頻率為IKHz、幅度為4V的方波信號3、示波器CH1接TP16, CH2接TP17,比較輸入信號和輸出信號的波形，觀察是否失真, 即信號的形狀是否發(fā)生了變化，如果發(fā)生了變化，可以調(diào)節(jié)電位器“W2”，使輸出與輸入信號 的形狀一致。（一般輸出信號的幅度為輸入信號的1/2）。4、改變信號源（比如，將模塊）的P2輸出信號改為三角波或者正弦波：或者可以從 函數(shù)信號發(fā)生器引入信號，也可以從其它電路引入各種信號），重復(fù)上述的操作，觀察信號傳 輸情況。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、繪制各種輸入信號在失真?zhèn)鬏敆l件下的激勵和響應(yīng)波形（至少三種）。2、繪制各種輸入信號在無失真?zhèn)鬏敆l件

47、下的激勵和響應(yīng)波形（至少三種）。,杰產(chǎn)漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)四有源、無源濾波器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉濾波器構(gòu)成及其特性。2、學(xué)會測量濾波器幅頻特性的方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器1、雙蹤示波器1臺2、信號源及頻率計(jì)模塊)1塊3、抽樣定理及濾波器模塊6*1塊三、實(shí)驗(yàn)原理濾波器是一種能使有用頻率信號通過而同時(shí)抑制(或大為衰減)無用頻率信號的 電子裝置。工程上常用它作信號處理、數(shù)據(jù)傳送和抑制干擾等。這里主要是討論模擬 濾波器。以往這種濾波電路主要采用無源元件R、L和C組成，60年代以來，集成運(yùn) 放獲得了迅速發(fā)展，由它和R、C組成的有源濾波電路，具有不用電感、體積小、重量 輕等優(yōu)點(diǎn)。此外

48、，由于集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出阻抗又低， 構(gòu)成有源濾波電路后還具有一定的電壓放大和緩沖作用。但是，集成運(yùn)放的帶寬有限, 所以目前有源濾波電路的工作頻率難以做得很高，這是它的不足之處。基本概念及初步定義1、初步定義濾波電路的一般結(jié)構(gòu)如圖5-1所示。圖中的匕表示輸入信號，”)為輸出信號。假設(shè)濾波器是一個線性時(shí)不變網(wǎng)絡(luò)，則在復(fù)頻域內(nèi)有A (s) =Vo(s)/Vi(s)濾波電路Vo(t)圖5-1濾波器電路的一般結(jié)構(gòu)式中A（s）是濾波電路的電壓傳遞函數(shù)，一般為復(fù)數(shù)，對于實(shí)際頻率來說（s=j a ） 則有A （ j ） = | A （ j ） I e j 4）（）（ 5-1）這里|A

49、（j3）|為傳遞函數(shù)的模，力（3）為其相位角。二階RC濾波器的傳愉函數(shù)如下表所示：類型傳輸函數(shù)備注低通4s)= ASS- +5 + C0； QAv電壓增益3c 一 低、高通濾波器的截至角頻 率/、卅 m冊 rq ?rl* no, AA r+i J高通4s) =S- +二$ + 3- Q ,帶通A，5 Q A")=> G)5" + 5 + 6W； Q°3 o用阻塞、用阻，虐雙器的中心角頻率Q品質(zhì)因數(shù)，Q七3 o/BW或（當(dāng) BW3。時(shí)）BW帶通、帶阻濾波器的帶寬帶阻4s)= "+硝52 + 5 + CO1 Q此外，在濾波電路中關(guān)心的另一個量是時(shí)延T（

50、3）,它定義為. = 一皿（5-2）dco通常用幅頻響應(yīng)來表征一個濾波電路的特性，欲使信號通過濾波器的失真很小， 則相位和時(shí)延響應(yīng)亦需考慮。當(dāng)相位響應(yīng)小（*）作線性變化，即時(shí)延響應(yīng)T（3）為 常數(shù)時(shí)，輸出信號才可能避免失真。2.濾波電路的分類對于幅頻響應(yīng)，通常把能夠通過的信號頻率范圍定義為通帶，而把受阻或衰減的 -# -L小坪漢凌特電子技術(shù)有限公司信號與系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書信號頻率范圍稱為阻帶，通帶和阻帶的界限頻率叫做截止頻率fco理想濾波電路在通帶內(nèi)應(yīng)具有零衰減的幅頻響應(yīng)和線性的相位響應(yīng)，而在阻帶內(nèi) 應(yīng)具有無限大的幅度衰減(I A () | = 0 )0通常通帶和阻帶的相互位置不同，源波電路通

51、常可分為以下幾類：圖5-2各種濾波電路的幅頻響應(yīng)(a)低通濾波電路(LPF)(b)高通濾波電路(HPF)(c)帶通濾波電路(BPF)(d)帶阻濾波電路(BPF)低通濾波電路：其幅頻響應(yīng)如圖5-2a所示，圖中Ao表示低頻增益| A |增益的幅 值。由圖可知，它的功能是通過從零到某一截止角頻率3的低頻信號，而對大于 的所有頻率完全衰減，因此共帶寬高通濾波電路：其幅頻響應(yīng)如圖5-2b所示，由圖可以看到，在OVaV必范圍 內(nèi)的頻率為阻帶，高于處的頻率為通帶。從理論上來說，它的帶寬BW=8,但實(shí)際 上，由于受有源器件帶寬的限制，高通濾波電路的帶寬也是有限的。帶通濾波電路：其幅頻響應(yīng)如圖5-2c所示，圖中

52、e為低邊截止角頻率，/高邊 截止角頻率，%為中心角頻率。由圖可知，它有兩個阻帶：0。心和3口， 因此帶寬BW=g-Ql。帶阻濾波電路：其幅頻響應(yīng)如圖5-2d所示，由圖可知，它有兩個通帶：在0V3V和3 ?？诤鸵粋€阻帶：con coLO因此它的功能是衰減6yL到3間的 信號。同高通濾波電路相似，由于受有源器件帶寬的限制，通帶3/上也是有限的。 帶阻濾波電路抑制頻帶中點(diǎn)所在角頻率。也叫中心角頻率。本系統(tǒng)中某次實(shí)驗(yàn)所測濾波器的截止頻率參考值如下：（注：由于元器件自身因素，會影 響截止頻率的精度。所以實(shí)驗(yàn)實(shí)測時(shí)允許誤差。）無源低通濾波器20KHz：有源低通17KHz：無源高通14. 5KHz：有源高通14. 5KHz：無源 帶通 FL=1. 3KHz. FH=1S. 5KHz：有源帶通 FL=2. 4KHz、FH=20. 8KHz：無源帶阻 FL=4. IKHz. FH=65. 2KHz：有源帶阻 FL=6. 5KH