信号与系统实验指导教程.docx

信号与系统实验指导 注 意 事 项 1、实验前检查实验平台上芯片是否有缺失现象，各电源指示灯工作是否正常； 2、在实验指导书中如无其他说明，所有输入信号占空比默认为50%； 3、实验中输入信号的幅度和频率均为毫伏表和频率表上的数值； 4、注意IC芯片的保护，请勿带电插拔芯片，实验中良导体不可放置在实验平台上，以免引起短路； 5、正确使用迭插头对旋转式插拔，请勿直接拽线； 6、保持实验箱内干燥洁净，以保证器件的可使用性，延长器件使用寿命。 实验一 常用信号分类与观察 一、实验目的 1、观察常用信号的波形，了解其特点及产生方法。 2、学会用示波器测量常用波形的基本参数，了解信号及信号的特性。 二、实验内容 1、了解几种常用典型信号的解析式及时域波形。 2、观察这些信号的波形，思考可以从那几个角度观察分析这些信号的参数。 三、实验仪器 1、数字信号处理模块S4 1块 2、20MHz双踪示波器 1台 四、实验原理 对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。 信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。常用信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。 1、指数信号：指数信号可表示为。对于不同的取值，其波形表现为不同的形式，如图1-1所示： 图1-1 指数信号 2、指数衰减正弦信号：其表达式为， 其波形如图1-2所示： 图1-2 指数衰减正弦信号 3、抽样信号：其表达式为：。是一个偶函数，=±π,±2π,…,±nπ时，函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如图1-3所示： 图1-3 抽样信号 4、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：，其信号如图1-4所示： 图1-4钟形信号 5、脉冲信号：其表达式为，其中为单位阶跃函数。 6、方波信号：信号周期为，前期间信号为正电平信号，后期间信号为负电平信号。 五、实验步骤 常规信号是由DSP产生，并经过D/A后输出，按以下步骤，分别观察各信号。 预备工作：将开关S3置为（开关拨上为“1”，拨下为“0”）。将拨号开关SW1置为（开关拨上为1，拨下为0）, 打开实验箱电源，按下复位键S2。 1、用示波器观测指数信号波形，，具体步骤如下： （1）S3第1位拨为“1”,其他开关拨为“0”，用示波器在TP1观察输出的指数信号。 （2）S3第2位拨为“1”，其他开关拨为“0”。观察指数信号波形的变化。 2、指数衰减正弦信号观察（正频率信号）。具体步骤如下： （1）S3第3位拨为“1”， 其他开关拨为“0”。用示波器在TP1观察输出的指数衰减正弦信号。 （2）S3第4位拨为“1”，其他开关拨为“0”。 3、抽样信号的观察。具体操作如下： （1）S3第5位拨为“1”，其他开关拨为“0”。用示波器在TP1处观察输出的抽样信号。 4、钟形信号的观察： （1）S3第6位拨为“1”，其他开关拨为“0”。用示波器在TP1观察输出的钟形信号,观测波形。 七、实验测试点的说明 1、测试点为：TP1。2、不要将S3的第7位和第8位拨为“1”。 实验二 无失真传输系统 一、实验目的 1、了解无失真传输的概念。 2、了解无失真传输的条件。 二、实验内容 1、观察信号在失真系统中的波形。 2、观察信号在无失真系统中的波形。 三、实验仪器 1、模块一S5 1块 2、信号源及频率计模块S2 1块 3、20M双踪示波器 1台 四、实验原理 1、一般情况下，系统的响应波形和激励波形不相同，信号在传输过程中将产生失真。 线性系统引起的信号失真有两方面因素造成，一是系统对信号中各频率分量幅度产生不同程度的衰减，使响应各频率分量的相对幅度产生变化，引起幅度失真。另一是系统对各频率分量产生的相移不与频率成正比，使响应的各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化，引起相位失真。 线性系统的幅度失真与相位失真都不产生新的频率分量。而对于非线性系统则由于其非线性特性对于所传输信号产生非线性失真，非线性失真可能产生新的频率分量。 所谓无失真是指响应信号与激励信号相比，只是大小与出现的时间不同，而无波形上的变化。设激励信号为，响应信号为，无失真传输的条件是 （4-1） 式中是一常数，为滞后时间。满足此条件时，波形是波形经时间的滞后，虽然，幅度方面有系数倍的变化，但波形形状不变。 2、对实