信号与系统实验指导书(信丽萍).docVIP

信 号 与 系 统 实 验 指 导 书 北方民族大学 2012年3月 目 录 第一部分 信号与系统实验箱简介…………………………3 第二部分：实验内容………………………………… ……4 实验一、 信号的时域、频域分析及测试………………… 4 实验二、信号合成……………………………………………6 实验三、无源滤波器与有源滤波器………………………8 实验四、信号采样及恢复…………………………………11 实验五、连续时间系统模拟………………………………14 第一部分 信号与系统实验箱简介 信号系统实验箱电路板如下图： 图2-1-11 该实验箱为信号系统实验配置了较为全面的实验电路，主要有无源与有源滤波器；串联谐振网络；并联谐振网络；基本运算单元；连续时间系统模拟；以及信号抽样单元。多种有无源滤波器可以级联使用。实验箱上有源电路的电源通过一个三芯插座与外电源相连。基本电源电压为+12V与-12V。电源如正常，红、绿两发光二极管应正常发光，否则应检查原因。 8、实际操作 1、用示波器测量正弦波的Vpp与Vrms，并估算其周期。 2、用示波器观察调幅信号。 3、用IST-B分别进行电压测量频率测量、频率测量、频谱测量以及失真度测量等。 第二部分：实验内容 实验一 信号的时域、频域分析及测试 1-1实验目的: 1．熟悉掌握电信号的时域观察方法与参数测量方法。 2．学习信号频谱的测量的方法，加深信号频谱的概念。 1-2实验仪器： 1．IST-B智能信号测试仪 2．双踪示波器 3．信号系统实验箱 1-3 实验原理 周期信号的频谱是以基频ω1 为间隔的离散谱线。下图示出了方波的振幅频谱图，特点是随着谐波次数的增加幅度是下降的。基波幅度A1 = 4/π，n次谐波幅度为An= A1 /n (n= 1,3,5…)。方波只有奇次谐波。 图1-1-1 对称方波及其频谱 如果对此频谱进行归一化处理，即An/A1,则其归一化频谱为An=1/n 。对于下图所示的幅度为1、周期为T、宽度为τ的矩形脉冲，其n次谐波的幅度An为： 下图画出了τ/ T = 1/4 时的振幅频谱图： 图1-1-2 矩形脉冲及其频谱 频谱包络线的零点为2nπ/τ，τ越小，零点频率越高，当τ=T/2时，即为方波。 2)谱线间隔2π/T，仅取决于T. 3)τ≠T/2时，频谱不仅有奇次谐波，也有偶次谐波。只要分别测量出信号各次谐波的幅度和频率，就可画出信号的频谱图。显然，用一般电压表或用示波器是无法测量的，原因就在于它们无法把各次谐波区分开来。用选频电压表或波形分析仪对各个谐波幅度进行测量，就可以获得信号频谱，也可用频谱仪直接在荧光屏上显示出信号频谱。 1-4实验内容: 1) 调节(1#功能），幅度为1000mV频率为1KHz，观察其在示波器上的幅度，并画出波形。 2)将信号源分别输出为方波(16#)、三角波（5#）、脉宽波(10#)，重复上述实验过程，并记录数据。 3) 测量方波的频谱，由IST-B(10#)功能选定占空比1：1的脉宽波（脉宽波的频率为300HZ），加至示波器与IST-B的输入探头，由IST-B(12#)功能进行归一化频谱分析，将记录数据画出频谱图。 4) 选IST-B输出1KHz的三角波重复前面的实验过程。 1-5 思考题 当一个1:1的方波通过低通滤波器后，其频谱发生了什么变化，为什么? 实验二 信号合成 2-1 实验目的 学习信号合成的方法，从另一个方面加深信号频谱的概念，了解按确定频谱产生信号的原理。 2-2 实验仪器: 1.IST-B智能信号测试仪 2.双踪示波器 2-3 实验原理 一个确知的信号，我们通过频谱分析的方法，能够求得其在频率域的频谱分布；反过来，如果已知一个信号在频域的频谱结构，一定有一个确定的时间域上的信号与其相对应，信号合成就是这样的一种技术。IST-B智能信号测试仪的信号合成功能 (26号功能)就是按这种要求设计的。 进人该功能后，显示如下界面： 本功能可以由lOOHz、200Hz、…2000Hz共20个单频信号通过加权组合，生成出所需的合成信号。每个单频输入两个参数:幅度和相位。幅度输入值范围为0～100的整数，相位输入角度值，其范围也为0-100的整数。屏幕上F代表lOOHz，紧跟的φ为其相位，例如: 10F:50 φ=45; 光标闪烁，按方向键，可移动光标，按数字键可在光标处输人数值，输入数据时，可以输入3位数字，如100、090、001，系统自动剔除数据前端的0。设置好后按确认键，系统即输出按设置的频谱合成出的信号。按清