信号与系统实验指导书剖析

信号与系统实验指导书

电子信息工程系

2010年9月

信号与系统综合实验指导书

目录

信号与系统实验箱简介 (2)

实验一信号源实验 (5)

实验二周期矩形脉冲信号的分解 (7)

实验三周期矩形脉冲信号的合成 (12)

实验四相位对波形合成的影响 (15)

实验五抽样定理与信号恢复 (17)

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2 信号与系统实验箱简介

一、信号与系统模块组成介绍

实验箱自带实验所需的电源、信号发生器、扫频信号源、数字交流毫伏表、数字频率计，其中数字交流毫伏表和数字频率计均采用自行设计电路，而不是像传统实验箱那样采用通用的表头，让仪表部分充分与本实验系统相配合。

实验箱采用了DSP 数字信号处理新技术，将模拟电路难以实现或实验结果不理想的“信号分解与合成”、“信号卷积”等实验得以准确地演示，并能生动地验证理论结果；可系统地了解并比较无源、有源、数字滤波器的性能及特性，学会数字滤波器的设计与实现。

该实验系统由以下模块组成：

1、 电源输入模块

2、信号源模块

3、毫伏表

4、频率计

5、主机接口与二次开发区

6、CPLD 可编程和数字信号处理器模块

7、 一阶电路暂态响应模块8、二阶电路传输特性模块9、二阶网络状态轨迹模块

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10、阶跃响应与冲激响应模块11、抽样定理模块12、模拟滤波器模块13、基本运算单元与连续系统的模拟模块14、信号分解与合成和信号卷积实验模块15、无失真传输模块16、二阶网络的系统模拟模块17、系统相平面分析模块（选配）18、极点对频响特性的影响模块（选配）19、频分复用模块（选配）

二、相关实验模块介绍

1、电源输入模块

此模块位于实验平台的右上角部分，分别提供 +12v、+5v、-12 v、-5 v的电源输出。４组电源对应４个发光二极管，电源输出正常时对应的发光二极管则亮。

2、信号源模块（见实验一）

3、毫伏表

毫伏表可测量交直流信号的峰峰值，测量幅度范围为０－20Ｖ。

S201：选择测量交流信号或直流信号。

S202：选择被测量的对象是信号源单元的正弦波、方波或外部输入信号。

P200：外部信号输入端口。

S201与S202组合起来有以下功能：

4、频率表

S101：拨“外部”测量P100输入信号的频率。

拨“信号源”显示信号源输出信号的频率。

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P100：外部信号输入端口。且在S101拨为“外部”时有效。

5、主机接口与二次开发区

此模块由ＰＣ机接口、AT89C52单片机（U605）等组成。ＤＳＰ中运行的程序可以来自固化在ＥＰＲＯＭ（U607）中的例题程序，也可以通过ＰＣ机接口下载用户自己开发的程序。ＥＰＲＯＭ中的例题程序可由SW601来选择：

注：开关置ＯＮ为“１”，否则为“０”

S601：复位键开关，SW601改变后必需复位一次。

6、信号分解与合成模块

S401、 S402、 S403、 S404、 S405 、S406、 S407 、S408为各次谐波的叠加开关，当所有的开关都闭合时合成波形从TP408输出。TP408也是每次叠加波形的输出口。TP401~TP408为各谐波的分路输出。

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实验一信号源实验

一、简单介绍

信号源模块能提供的波形种类有：正弦波、三角波、方波。

信号的频率范围：1Hz—1MHz。

可通过旋钮分别调节信号的频率、幅度、占空比。

有两个测量点：TP301：正弦波、三角波信号输出波形

TP303：方波信号输出波形。

信号插孔： P301：正弦波、三角波信号输出插孔。

P303：方波信号输出插孔。

可调旋钮及按键：

W301：正弦波、三角波及方波信号幅度调节旋钮

W302：方波信号占空比调节旋钮

S301：正弦波、三角波波形选择按钮

S302：扫频范围调节按钮； S303：扫频时间调节按钮

频率：轻按可选择信号源频率步进。顺时针旋转增大频率，逆时针旋转减小频率。频率旋钮下有三个指示灯指示频率步进：

扫频开关：扫频功能选择开关，当开关置于ON时，启动扫频功能；当开关置于OFF 时，扫频功能关闭。

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二、实验内容：

1、实验箱加电（箱子右侧外壳上），按下波形选择按钮S301，输出正弦波时，对应指

示灯“SIN”亮；输出三角波时，对应指示灯“TRI”亮；

2、在TP301上接示波器观察产生的正弦波及三角波信号：

调节W301信号幅度调节旋钮，可在示波器上观察到信号幅度的变化，分别记录正弦波及三角波信号幅度的可调范围；

调节频率调节旋钮，可在示波器上观察到信号频率的变化，按下频率调节旋钮，可以进行频率步进选择（见上页表），改变频率的调节范围（10-999990 HZ），分别观察正弦波及三角波信号的波形；

3、在TP303上接示波器观察产生的方波信号：

调节W302方波信号占空比调节旋钮，可在示波器上观察到信号占空比的变化；

调节W303方波信号幅度调节旋钮，可在示波器上观察到信号幅度的变化，记录方波信号幅度的可调范围；

调节频率调节旋钮，可在示波器上观察到方波信号频率的变化，按下频率调节旋钮，可以进行频率步进选择，可改变频率的调节范围（10-10000HZ），观察方波信号的波形；

4、在TP301上接示波器观察扫频信号(以正弦信号为例) ：

扫频开关S300置于ON，扫频范围按钮S302对应左侧指示灯亮，表示设置扫频下限（可设500HZ）；按下S302，对应右侧指示灯亮，即可设置扫频上限（可设2000HZ）。

再次按下S302，两灯同亮，开始扫频。通过S303控制扫频时间。

注意：频率表左下方s101拨到“信号源”位置。

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