[信号实验报告.docxVIP

第一部分 正文实验一 常用信号观察一、实验目的：1．了解常用波形的输出和特点；2．了解相应信号的参数；3．了解示波器与函数发生器的使用；4．了解常用信号波形的输出与特点。二、实验原理：描述信号的方法有很多可以是数学表达式（时间的函数），也可以是函数图形（即为信号的波形）。信号的产生方式有多种，可以是模拟量输出，也可以是数字量输出。本实验由数字信号发生器产生，是数字量输出，具体原理为数字芯片将数字量通过A/D转换输出，可以输出广泛频率范围内的正弦波、方波、三角波、锯齿波等等。示波器可以暂态显示所观察到的信号波形，并具有信号频率、峰值测量等功能。三、实验内容：1．由数字信号发生器产生正弦波、三角波、方波以及锯齿波并输入示波器观察其波形。2．使用示波器读取信号的频率与幅值。四、实验设备：1．函数信号发生器一台 2．数字示波器一台。五、实验步骤：1．接通函数发生器的电源，连接示波器。2．利用函数发生器产生各种基本信号波形，并将波形结果导入计算机中，保存图像，写出各种信号的数学表达式。六、实验结果：根据实验测量的数据，绘制各个信号的波形图，并写出相应的数学函数表达式。该试验包括交流：该正弦信号的数学表达式为：图1-1输入正弦波（）该方波的数学表达式为： 图1-2 输入方波（）该三角波的数学表达式为：图1-3 输入三角波（）该锯齿波的数学表达式为：图1-4 输入锯齿波（）实验的一些问题：数字信号发生器的示值与示波器测量有一定的误差。主要表现在幅值的变化上，一般认为以示波器上的读数为准。实验的时候要注意把握开关时间和示波器扫描时间，实验的时候很多次都是因为提前扫描了或者是开关开早了导致波形的不正确。要在波形刚好开始出现的时候让示波器扫描，图像接近完成的时候让WaveStar读取波形，读取的时候有时间滞后，滞后时间大概在1-2S内。另外方波的积分就是三角波。这从图像上可以得出。这几个信号都可以进行傅里叶分解，任何满足狄利克雷条件的函数都可以用傅里叶变换转化成频域表达式，也就是多个正弦波的叠加总体示波器波形与信号发生器产生波形基本一致，函数表达式满足各波形条件，实验结果满足误差要求。通过本次实验，我学会了信号发生器的使用，学会了产生正弦波，方波，锯齿波，三角波的方法，加深了对各种波形性质的认识，通过改变个参数的大小，可以得到不同大小和形状的波形。实验二 零输入、零状态以及全响应一、实验目的：1、通过实验得出零状态响应、零输入响应以及全响应的波形曲线，并由此验证三种响应之间的关系。2、学习实验电路方案的设计方法，学习使用模拟电路实现系统零输入、零状态和完全响应的实验方案。二、实验原理：图2-1 零输入响应、零状态响应和完全响应的实验电路图根据一阶响应的理论分析可以知道，全响应可以分开为零输入响应与零状态响应的叠加，此次实验的目的就是用实际曲线论证全响应过程的物理意义。接入的线路如下：为观察状态响应的叠加，实验采用15V、5V两个电源进行响应，这样，分别观察15V 电源对电容充电的零状态响应，5V电源对电容充电后的零输入响应（即放电），最后在5V电源充电后，再用15V电源充电，实现全响应。由电路理论知识可以列得状态方程为：由电容的性质知道：于是上式变为对上式求解微分方程，可以得到随后的输出为：显然，当，输出的电压就是零输入响应，当时，输出的就是零状态响应，当两者都不为0的时候就是全响应，式中，当时，，时，，数据是由实验平台给出的电压决定的。三、实验内容：1．连接一个能观测零输入、零状态和和完全响应的电路图。2．分别观察该电路的零输入、零状态和完全响应的动态曲线。四、实验设备：1、实验室提供实验电路板，实验参数为：（电阻）；2、直流稳压电源，能够输出两路不相干电压,要求输出一路为+15V，一路为+5V；3、具有存储功能的数字示波器一台。五、实验步骤：以实验室的实验电路板参数为标准。可以计算出时间常数，为记录下零输入、零状态以及全响应，对开关操作动作如下：1、关闭K2指向R2至少6秒（约为），完成放电，以保证电容两端电压归零。2、闭合K2指向R1，K1指向5V，此时为电容两端充电，充电约10秒后，将K2闭合至R2，完成零输入响应，此时电容两端电压变化为零输入相应。记录此时的电容电压变化。3、重复2中的操作，但保持K2在R1处，断开K1，将K1闭合至15V处，此时电压输出为全响应。4、将K2闭合至R2，完成放电，再将K2闭合至R1，由于之前K1接到15V电源处，所以，此时电容的输出电压为零状态响应。六、实验结果：图2-2 零状态响应图2-3 零输入响应图2-4完全响应七、结果分析：由于很难将三幅图的曲线并入一张图中，但单独比较曲线之后，仍可以认为曲线基本符合理论推导。在实验中，变换开关的过程必须快，因为在实际操作中发现，在电容充电后，如果将电源撤去，电