信號(hào)與系統(tǒng)試驗(yàn)講義內(nèi)容

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試驗(yàn)一數(shù)字電子儀器使用

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、學(xué)習(xí)使用DDS數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，初步把握常用信號(hào)輸出的調(diào)理方法。2、學(xué)習(xí)使用數(shù)字存儲(chǔ)示波器，初步把握常用信號(hào)參數(shù)的觀測(cè)方法。二、設(shè)備簡(jiǎn)介三、試驗(yàn)任務(wù)

１、調(diào)理DDS信號(hào)發(fā)生器，使其輸出輸出3MHz、1.00Vp-p正弦交流信號(hào)，并用數(shù)字示波器：

①手動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、頻率freq；

②自動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、頻率freq、周期Prd、上升時(shí)間Rise。

２、調(diào)理DDS信號(hào)發(fā)生器，使其輸出50ＫＨz、500mVp-p方波信號(hào)，并用數(shù)字示波器：

①手動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、頻率freq；

②自動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、頻率freq、周期Prd、上升時(shí)間Rise。

３、調(diào)理DDS信號(hào)發(fā)生器，使其輸出2ＫＨz、2.00Vp-p脈沖信號(hào)，并用數(shù)字示波器：

①手動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、頻率freq；

②分別自動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓占空比為30％和80％時(shí)的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、頻率freq、周期Prd、上升時(shí)間Rise。

４、調(diào)理DDS信號(hào)發(fā)生器，使其輸出100ＫＨz、3.00Vp-p三角波信號(hào)，并用數(shù)字示波器：

①手動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、頻率freq；

②自動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、頻率freq、周期Prd、上升時(shí)間Rise

5、*（選做）調(diào)理DDS信號(hào)發(fā)生器，使其輸出１KHz、含有0.2V直流偏置分量的1.00Vp-p正弦波信號(hào)，并用數(shù)字示波器：

1

2

①手動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的最大值Vmax、頻率freq；

②自動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms、頻率freq、周期Prd、上升時(shí)間Rise。

6、（選做）**調(diào)理DDS信號(hào)發(fā)生器，使其輸出１KHz/1V、10KHz/1V和KHz/1V、10KHz/2V正弦調(diào)幅波信號(hào)，并用數(shù)字示波器：

①手動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的最大值Vmax、頻率freq；

②自動(dòng)測(cè)量該信號(hào)電壓的峰峰值Vp-p、最大值Vmax、最小值Vmin、平均值Vavg、有效值Vrms。四、儀器設(shè)備

DDS數(shù)字信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)數(shù)字存儲(chǔ)示波器1臺(tái)五、報(bào)告要求

1、觀測(cè)到的各個(gè)波形分別畫(huà)在坐標(biāo)紙上。2、結(jié)合電路元件參數(shù)進(jìn)行分析探討。

１

2

3

試驗(yàn)二電路的狀態(tài)軌跡

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、觀測(cè)RLC電路的狀軌跡。2、通過(guò)試驗(yàn)提高對(duì)狀態(tài)變量的認(rèn)識(shí)。二、原理說(shuō)明

一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)在不同時(shí)刻各支路電壓、電流都在變化，所處的狀態(tài)也不一致。在所

1有uc、ic、uL、iL、uR、iR六種可能的變量中，由于電容器上的儲(chǔ)能為cuc2，電感中的

212儲(chǔ)能為L(zhǎng)iL。所以選電容的電壓和電感的電流作為電路的狀態(tài)變量，了解了電路中uc

2和iL的變化就可以了解電路狀態(tài)的變化。

由RLC串聯(lián)組成的二階電路，則狀態(tài)方程：

??duc/dt??0?di/dt???1?L????L1??0c??uc????0R??iL??????L?0??0?1???uL???s?iL(t),uc(t)表示電路在t時(shí)刻的狀態(tài)；

在t=0時(shí)，iL(0),uc(0)稱為初始狀態(tài)，它由初始條件給定。假定C、L元件原先沒(méi)有儲(chǔ)能，則iL(0)=0,uc(0)=0，給定了初始條件。就能唯一地確定所有t≥0時(shí)，iL(t)和uc(t)之值。

如t由0增加到?時(shí)，iL(t)，uc(t)將描繪出一條從iL(0),uc(0)起始的曲線，此曲線稱為狀態(tài)空間軌跡，而平面（iL、uc）則稱為電路的狀態(tài)空間。

電路參數(shù)不同則狀態(tài)軌跡也不一致。當(dāng)R＞2L時(shí)，——過(guò)阻尼狀況，非振蕩過(guò)程；CL時(shí)，——臨界狀況；CL時(shí)，——欠阻尼狀況，振蕩過(guò)程。C當(dāng)R=2當(dāng)R＜2

3

4

對(duì)于欠阻尼狀態(tài)，衰減振蕩角頻率?d和衰減系數(shù)?可以從響應(yīng)波形中測(cè)量出來(lái)，例如在響應(yīng)i（t）的波形中（圖2-2），?d可利用示波器直接測(cè)出，該波形的周期，經(jīng)換算即得，對(duì)于?，由于有

圖2—1圖2—2

i1m=Ae??t1：i1m=Ae??t2故

i1m?e??(t1?t2)?e?(t2?t1)i2m顯然，|t2－t1|即為周期Td=

i2?1，所以a?In1m。?dTdi2m由此可見(jiàn)，用示波器測(cè)出周期Td和幅值i1m，i2m后，就可以算出?的值。三、試驗(yàn)任務(wù)

1、分別取用以下三組數(shù)值的R、L、C按圖2—1接線，觀測(cè)u（t）、i（t）以及（iL、uc）曲線。元件R（?）L（mH）C（?F）1K1K1001030500.20.10.01圖2—3

123圖中，us（t）低頻訊號(hào)發(fā)生器，提供矩形波。R′是取樣電阻（要求R′＜＜R），uR′與i波形完全相擬，則用uR′波形代替iL波形。

將uc波形接入示波器x軸輸入，iL（或uR′）波形接入Y1軸輸入，示波器（Y軸工作種類(lèi)）開(kāi)關(guān)置Y1位置，[v/cm]開(kāi)關(guān)選擇適當(dāng)位置，[s/cm]開(kāi)關(guān)置x位置，就可以觀測(cè)其狀態(tài)軌跡，并繪制波形。

2、當(dāng)us（t）信號(hào)的頻率變化后，對(duì)各組元件的軌跡將如何影響，自行觀測(cè)。并記

4

5

錄波形。四、儀器設(shè)備

信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)示波器1臺(tái)電感箱1只電容若干電阻箱2只五、報(bào)告要求

1、觀測(cè)到的各個(gè)波形分別畫(huà)在坐標(biāo)紙上。2、結(jié)合電路元件參數(shù)進(jìn)行分析探討。3、改變頻率后的波形，也要定性繪出。

5

11

不難求出該有源帶阻濾波器的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為：

圖3—10

?2U??H（j?）?U11

2?RC1?j1??2R2C2幅模

H(j?)?1121?()1??2R2C2

當(dāng)?0?1時(shí)，幅值為零，與無(wú)源狀況相比，在?0附近因頻率變化??引起的幅值RC上升更快。從而使得濾波特性得到改善。

6、帶通濾波器允許以頻率?（為中心，頻率范圍為B的信號(hào)通過(guò)，而衰減）0?0?0或抑制其它頻率的信號(hào)，即對(duì)某一窄帶頻率的信號(hào)具有選頻通過(guò)的作用，其理想的和實(shí)際的幅頻特性分別如圖3—11中的虛線和實(shí)線曲線所示。

圖3—11圖3—12

11

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（1）圖3—12所示的文氏電橋電路是一個(gè)無(wú)源帶通濾波器，當(dāng)輸出端開(kāi)路時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為

?UH（j?）?2??U11

13?j（?RC?）?RC幅模

H（j?）??19?(?RC?12)?RC

幅模

1??RC?（?）?tg1?RC311顯然，當(dāng)信號(hào)頻率?0?時(shí)，H（j?0）?為最大，信號(hào)頻率偏離?0越遠(yuǎn)，幅

RC3值衰減和阻塞得越厲害，其相頻特性如圖3—13所示。

（2）文氏電橋電路也可以和一運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓控制電壓源帶通濾波器，如圖3—14所示，電壓控制型電壓源放大系數(shù)。

??1?R2R1?2

求得網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為

H（j?）?211?j(?RC?)?RC

圖3—13圖3—14

12

13

幅模

H(j?)?11112?(?RC?)44?RC

當(dāng)?0?1時(shí)，H(j?0)?2為最大和無(wú)源狀況相比，顯然在?0附近，頻率變化??RC時(shí)，幅值衰減得更厲害，從而使濾波特性得到改善。

7、本次試驗(yàn)介紹的濾波器類(lèi)型較多，但試驗(yàn)內(nèi)容相近，可由教師指定或選取做部分內(nèi)容。有源濾波器能用運(yùn)算放大器板外接無(wú)源網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于在串聯(lián)諧振和有源器件試驗(yàn)中已做過(guò)類(lèi)似頻域特性試驗(yàn)，因此注意進(jìn)一步穩(wěn)定和熟練地把握這方面的試驗(yàn)技能。

三、試驗(yàn)任務(wù)

1、分別測(cè)定對(duì)應(yīng)的無(wú)源和有源的濾波器的幅頻特性。從網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的表達(dá)式和試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明有源濾波器改善了濾波的特性。

2、測(cè)定帶通濾波器的相頻特性。

3、分析各種濾波器對(duì)方波信號(hào)或其它非正弦信號(hào)輸入的響應(yīng)。

試驗(yàn)線路參照原理與說(shuō)明中介紹的內(nèi)容，試驗(yàn)步驟和記錄表格在預(yù)習(xí)時(shí)完成。四、本卷須知

1、注意運(yùn)算放大器試驗(yàn)板端口的聯(lián)線，輸出端不得短路。以免損壞運(yùn)算放大器。2、有源濾波器的輸入端電壓一般不要超過(guò)5V，在對(duì)比測(cè)定無(wú)源和有源濾波器特性時(shí)，輸入信號(hào)電壓始終保持恒定值。

3、為使試驗(yàn)順利進(jìn)行，課前對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果要心中有數(shù)。五、試驗(yàn)報(bào)告要求

1、分別把實(shí)測(cè)的一致類(lèi)型無(wú)源濾波器和有源濾波器的幅頻特性繪在同一坐標(biāo)平面上。

2、比較分析無(wú)源濾波器和有源濾波器的濾波特性。

3、根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，從理論上分析在非正弦信號(hào)鼓舞時(shí)濾波器的響應(yīng)狀況。4、作完試驗(yàn)后，寫(xiě)出對(duì)濾波器和有源器件的認(rèn)識(shí)和收獲體會(huì)。

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六、儀器設(shè)備

示波器1臺(tái)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)無(wú)源低通、高通、帶阻、帶通濾波網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)板各1塊運(yùn)算放大器試驗(yàn)板1塊直流電源

1臺(tái)

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試驗(yàn)四信號(hào)分解與合成

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

學(xué)習(xí)用試驗(yàn)方法對(duì)電信號(hào)進(jìn)行分解、合成及諧波分析，研究電路信號(hào)頻率、相位失真問(wèn)題。二、原理說(shuō)明

數(shù)學(xué)理論指出：一切滿足狄里赫利條件的周期函數(shù)都可以展開(kāi)為傅里葉三角級(jí)數(shù)。（狄里赫利條件：就是周期函數(shù)在一個(gè)周期內(nèi)包含有限個(gè)最大值和最小值以及有限個(gè)第一類(lèi)休止點(diǎn)。）

設(shè)周期函數(shù)為f(?t)，其角頻率?，則f(?t)可以分解為以下傅里葉級(jí)數(shù)：

f(?t)?A0?A1msin(?t??1)?A2msin(2?t??2)???A0??Akmsin(k?t??k)k?1?

式中，A0是不隨時(shí)間而變的常數(shù)，稱為恒定分量，也就是一個(gè)周期內(nèi)的平均值；其次．．．．．．．項(xiàng)A1msin(?t??1)的頻率與非正弦周期函數(shù)的頻率一致，稱為基波或一次諧波；其余各．．．．．．．項(xiàng)的頻率為周期函數(shù)的頻率的整數(shù)倍，稱高次諧波，例如k=2、3…的各項(xiàng)分別稱為二．．．．次諧波、三次諧波等等。

電路、信號(hào)與系統(tǒng)中常用的非正弦周期信號(hào)（電壓或電流）都是能滿足狄里赫利條件的周期量。例如圖4—1和圖4—2所示非正弦周期電壓中的矩形波電壓和三角波電壓，都可用數(shù)學(xué)方法分解成傅里葉三角級(jí)數(shù)，其展開(kāi)式分別如下：

①矩形波電壓

圖4—10ωtUmu(v)

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u?4Um11(sin?t?sin3?t?sin5?t??)?35若取

4Um??32V,則u?2(3sin?t?sin3?t?0.6sin5?t??)V

則矩形波各次諧波電壓有效值為U1=3V，U3=1V，U5=0.6V，……②三角波電壓

圖4—2

u?8Um?211(sin?t?sin3??sin5???)

925?5.42V,則u?2(5.4sin?t?0.6sin3?t?0.216sin5?t??)V

若取

8Um?2則三角波各次諧波電壓有效值為U1=5.4V，U3=0.6V，U5=0.216V%

由上述兩種波形電壓的傅里葉三角級(jí)表達(dá)式說(shuō)明：這兩種波形的非正弦周期電壓均可用奇次諧波電壓疊加獲得。

本試驗(yàn)按一定比例用三個(gè)相對(duì)高奇次諧波的電壓進(jìn)行疊加，并通過(guò)測(cè)繪測(cè)量諧波電壓和疊加后合成的非正弦周期電壓，從而了解電信號(hào)合成、分解方法及諧波電壓間關(guān)系：

22U?U0?U12?U2?U32??

并研究電路信號(hào)頻率、相位失真問(wèn)題。三、試驗(yàn)任務(wù)

1、按圖4—3連接試驗(yàn)電路，將諧波發(fā)生器輸出各次諧波的初相位調(diào)到同相位置。

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器濾u’u0u1u2u3u4u5u6f0法反2f03f04f05f0器相u

波圖4—3

加2、分別以50HZ矩形波和三角波的前三次諧波電壓值，調(diào)出諧波電源上輸出電壓，送入反相加法器。

①測(cè)繪u1、u2、u3及u=u1+u2+u3、u=u1+u2、u=u2+u3u、u=u1+u3的波形，觀測(cè)波形失真現(xiàn)象；

②測(cè)定u1、u2、u3及u=u1+u2+u3、u=u1+u2、u=u1+u3、u=u1+u3有效值；③分析試驗(yàn)結(jié)果，得出試驗(yàn)結(jié)論。四、試驗(yàn)設(shè)備：

信號(hào)發(fā)生器信號(hào)合成與分解模塊雙綜示波器

五、報(bào)告要求

整理并繪出試驗(yàn)中觀測(cè)到的各種波形，指出它們之間的聯(lián)系。

一臺(tái)一個(gè)一臺(tái)

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試驗(yàn)五信號(hào)頻譜的測(cè)試

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．把握信號(hào)頻譜的測(cè)試方法，建立波形和頻譜之間的聯(lián)系。2．了解正弦波、方波、脈沖和調(diào)幅波頻譜的特點(diǎn)。3．研究波形的變化對(duì)頻譜的影響。二、原理說(shuō)明

信號(hào)的頻譜可分振幅頻譜、相位頻譜和功率頻譜三種，分別是將信號(hào)的基波和各次諧波的振幅、相位和功率按頻率高低依次排列而成的圖形。一般講的頻譜都是指振幅頻譜。它可以用數(shù)字示波器或波形分析儀逐個(gè)頻率進(jìn)行測(cè)試而得，也可以在頻譜儀的熒光屏上直接顯示。

圖5—1信號(hào)波形與頻譜

用一個(gè)電信號(hào)如正弦波或脈沖波去控制一高頻信號(hào)的幅度，使其幅度隨調(diào)制信號(hào)而變就得到調(diào)幅波。調(diào)幅波的頻譜與調(diào)制信號(hào)的頻譜是有聯(lián)系的。它的頻譜是以載波頻率為中心在兩側(cè)對(duì)稱地重現(xiàn)調(diào)制信號(hào)的頻譜，如圖5—1。周期性矩形脈沖的頻譜是依照

sinx1規(guī)律變化的，它的第一個(gè)零點(diǎn)為取決于于脈寬?，譜線的密集程度取決于T，脈

?x沖周期T越長(zhǎng)，譜線越密。因此當(dāng)脈寬不變而周期T延長(zhǎng)時(shí)譜線會(huì)增加而變密，當(dāng)周期不變而?變窄時(shí)第一個(gè)零點(diǎn)的頻率會(huì)增高，因此信號(hào)的波形和它的頻譜是一一對(duì)應(yīng)的，它們是對(duì)同一電信號(hào)的二種不同的描述方法。

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三、預(yù)習(xí)練習(xí)

1．畫(huà)出重復(fù)頻率為10kHz方波的頻譜圖。

2．畫(huà)出脈寬25?s、重復(fù)頻率10kHz矩形脈沖的頻譜圖。

四、試驗(yàn)任務(wù)

1．觀測(cè)方波的頻譜

用數(shù)字雙綜示波器從最低頻率到最高頻率，依次測(cè)出被測(cè)方波信號(hào)中包含的頻率成分和諧波幅度。繪出頻譜并與理論分析結(jié)果相比較。

2．觀測(cè)經(jīng)全波整流后波形和頻譜的變化

將10kHz正弦信號(hào)通過(guò)橋式整流電路，如圖5—2。分別測(cè)出通過(guò)整流電路前后的波形和頻譜。

圖5—2橋式整流電路圖5—3

3．觀測(cè)兩正弦信號(hào)迭加后的波形和頻譜。

將音頻和高頻信號(hào)發(fā)生器如圖5—3聯(lián)接，則負(fù)載R兩端波形為二個(gè)正弦波的迭加。分別取兩個(gè)幅度一致而頻率又比較接近（100kHz和120kHz）的信號(hào)，以及頻率相差很遠(yuǎn)（5kHz和100kHz）的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行迭加，測(cè)出迭加后的波形和頻譜。

4．觀測(cè)調(diào)幅信號(hào)的頻譜

從高頻信號(hào)發(fā)生器得到調(diào)制信號(hào)為lkHz、載波為200kHz、調(diào)幅度為30％的調(diào)幅波。測(cè)試其波形和頻譜。改變調(diào)幅度為60％，觀測(cè)頻譜的變化。從外調(diào)幅輸入端輸入頻率為5kHz的調(diào)制信號(hào)，觀測(cè)頻譜的變化。

5．觀測(cè)脈沖信號(hào)的頻譜

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觀測(cè)重復(fù)頻率10kHz、脈寬為25?s的脈沖信號(hào)的頻譜，保持重復(fù)頻率不變，脈寬變?yōu)?0?s，觀測(cè)頻譜的變化。保持脈寬不變，重復(fù)頻率變?yōu)?0kHz，觀測(cè)頻譜的變化。五、儀器設(shè)備

數(shù)字示波器1臺(tái)音頻信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)高頻信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)六、報(bào)告要求

1．整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出各種頻譜與波形一一對(duì)照。2．試驗(yàn)的收獲體會(huì)。

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試驗(yàn)六離散信號(hào)的頻譜和抽樣定理

一、試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1、觀測(cè)離散信號(hào)并繪制其頻譜，了解離散信號(hào)頻譜的特點(diǎn)。2、驗(yàn)證抽樣定理二、試驗(yàn)原理：

1、離散時(shí)間信號(hào)可以從離散信號(hào)源獲得，也可以從連續(xù)時(shí)間信號(hào)經(jīng)抽樣得到，抽樣信號(hào)fs（t）可以看成連續(xù)信號(hào)f（t）和一組開(kāi)關(guān)函數(shù)s（t）的乘積，即：

fs(t)?f(t)s(t)

圖6—1對(duì)連時(shí)間信號(hào)進(jìn)行取樣

s（t）是一組周期性窄脈沖，周期Ts稱為抽樣周期。其倒數(shù)fs?1稱為抽樣頻率。Ts若連續(xù)信號(hào)f（t）的頻譜如圖6—2所示，則對(duì)f（t）取樣獲得的取樣信號(hào)以fs（t）的頻譜包括了原連續(xù)信號(hào)f（t）的頻譜以及無(wú)限個(gè)經(jīng)過(guò)平移的原信號(hào)頻譜，平移的頻率間隔等于取樣頻率?s?2?/Ts，如圖6—3所示。

圖6—2原信號(hào)頻譜圖6—3取樣信號(hào)頻譜

假使開(kāi)關(guān)函數(shù)是周期性矩形脈沖，且脈沖寬度?不為零時(shí)，則取樣信號(hào)fs（t）的頻

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譜Fs(?)，的包絡(luò)線按（Sinx）/x的規(guī)律衰減（x?n??/Ts）。

取樣信號(hào)fs（t）的頻譜與連續(xù)時(shí)間信號(hào)測(cè)試方法一樣，此時(shí)須注意頻譜的周期性延拓。

2．正如測(cè)得了足夠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以后，我們可以在坐標(biāo)紙上把一系列數(shù)據(jù)點(diǎn)聯(lián)起來(lái)，得到一條光滑的曲線一樣。抽樣信號(hào)在一定條件下也可以恢復(fù)到原信號(hào)，只要用一截止頻率等于原信號(hào)頻譜中最高頻率?m的低通濾波器濾除高頻分量，而僅存原信號(hào)頻譜的頻率成分，這樣，低通濾波器的輸出是得到恢復(fù)的原信號(hào)。

根據(jù)取樣定理，原信號(hào)得以恢復(fù)的條件是取樣頻率fs≥2B。

fs為取樣頻率，B為原信號(hào)的有效頻帶寬度。當(dāng)取樣頻率fs2B三種抽樣頻率對(duì)適續(xù)信號(hào)進(jìn)行抽樣，以驗(yàn)證抽樣定理一一要使信號(hào)抽樣后能不失真地還原，抽樣頻率fs必需大于信號(hào)頻譜中最高頻率的兩倍。

3、有效頻帶寬度：嚴(yán)格地說(shuō)，周期性信號(hào)所包含的諧波分量有無(wú)限多，不過(guò)由于諧波振幅隨頻率增高而減小，尋常只考慮頻率較低的一些分量就夠了。從0頻率到需要考慮的最高次諧波頻率間的頻段稱為信號(hào)的頻帶寬度。信號(hào)頻帶寬度的具體定義視狀況而定，有時(shí)將諧波振幅下降到最大值的1/K（例如1/10）的頻段稱為信號(hào)的頻帶寬度。本試驗(yàn)對(duì)于周期正弦信號(hào)頻率為25kHz，從頻譜圖可以看出，該信號(hào)為單頻信號(hào)，抽樣脈沖控制信號(hào)的頻率fs取50kHz。對(duì)于周期方波和三角波信號(hào)。若其基頻頻率為5kHz，

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從頻譜圖可以看出，可取5倍于基波頻率作為有效的頻帶寬度，則抽樣脈沖控制信號(hào)的頻率fs取50kHz。

4、為了實(shí)現(xiàn)對(duì)連續(xù)信號(hào)的抽樣和抽樣信號(hào)的復(fù)原：可采用圖6—5的方案，除選用適合的抽樣頻率外，常采用前置低通濾波器來(lái)阻止原信號(hào)頻譜過(guò)寬而造成抽樣后信號(hào)頻譜的混迭，雖然這也會(huì)造成失真，但是滿足預(yù)期的允許范圍。如試驗(yàn)選用的信號(hào)頻帶較窄；可不設(shè)置前置低通濾波器。

圖6—5信號(hào)的抽樣與復(fù)原

抽樣器有各種實(shí)現(xiàn)電路，如采用運(yùn)放器件組成的乘法器，也可采用二極管平衡式電路或其它開(kāi)關(guān)電路，低通濾波器可用LC低通濾波器或有源RC低通濾波器。本試驗(yàn)采用圖6—6所示開(kāi)關(guān)電路作為抽樣器。濾波器采用函圖6—7所示的?型LC低通濾波器。

圖6—6抽樣器圖6—7低通濾波器

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三、試驗(yàn)預(yù)習(xí)

1、若連續(xù)時(shí)間信號(hào)為25kHz的正弦波，開(kāi)關(guān)函數(shù)為T(mén)s=20Ps的窄脈沖試求抽樣后信號(hào)fs（t）的頻率。

2、設(shè)計(jì)一?型低通濾波器，截止頻率為fc=25kHZ負(fù)載RL=2KΩ求L、C。3、若連續(xù)時(shí)間信號(hào)取頻率為10kHZ的三角波，計(jì)算其有效的頻帶寬度。使信號(hào)經(jīng)頻率為fs的周期脈沖抽樣后，若希望通過(guò)低通濾波器的信號(hào)失真較小，則抽樣頻率和低通濾波器截止頻率分別應(yīng)取多高。試設(shè)計(jì)一滿足上述要求的低通濾波器。四、試驗(yàn)內(nèi)容及步驟

1、觀測(cè)抽樣后的正弦信號(hào)波形并測(cè)繪其頻譜圖。

（1）按圖六接線，正弦信號(hào)幅度在0.5V以內(nèi)。觀測(cè)并記錄抽樣后的正弦信號(hào)波形fs（t）。

（2）用選頻電平表測(cè)量抽樣信號(hào)fs（t）的頻譜。

（3）按預(yù)習(xí)2計(jì)算結(jié)果制作低通濾波器，將抽樣信號(hào)通過(guò)低通濾波器并記錄濾波器輸出的信號(hào)波形。

2、驗(yàn)證抽樣定理：

（1）按預(yù)習(xí)3的計(jì)算結(jié)果將f（t）和s（t）送入抽樣器，觀測(cè)并描繪經(jīng)抽樣后的三角形波形。

（2）調(diào)整f（t）和s（t）的頻率，使抽樣信號(hào)通過(guò)濾波器后能較好地復(fù)原。（3）改變抽樣頻率為fs≥2B和fs26

試驗(yàn)七設(shè)計(jì)試驗(yàn)

同學(xué)按擬定的課題做此設(shè)計(jì)性試驗(yàn)參考資料之一：帶阻濾波器的設(shè)計(jì)、制作及測(cè)試

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．學(xué)習(xí)應(yīng)用運(yùn)算放大器構(gòu)成濾波器的方法：學(xué)習(xí)濾波器的設(shè)計(jì)、制作及調(diào)試的方法。

2．把握測(cè)試濾波器的幅頻特性的方法。3．培養(yǎng)工程實(shí)踐能力。二、原理說(shuō)明

1．雙T型RC網(wǎng)絡(luò)無(wú)源帶阻濾波器。

圖7—1所示雙T型RV網(wǎng)絡(luò)為無(wú)源帶阻濾波器。它的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)為

?UH(j?)?2?U1

1?4?RC1?j1?(?RC)2

其幅頻特性為|H(j?)|?圖7-1雙T型RC網(wǎng)絡(luò)

U2?U114?RC21?()1?(?RC)1時(shí)，有RC

當(dāng)信號(hào)源角頻率???0?|H(j?)|?0

即該濾波器可濾掉角頻率???0的信號(hào)。?0?2．雙T型RC網(wǎng)