信号与系统实验报告

电气学科大类

2012 级

《信号与控制综合实验》课程

实验报告

(基本实验一:信号与系统基本实验)

姓名丁玮学号U201216149 专业班号水电1204 同组者1 余冬晴学号U201216150 专业班号水电1204 同组者2 学号专业班号

指导教师

日期

实验成绩

评阅人

实验评分表

基本实验实验编号名称/内容实验分值评分实验一常用信号的观察

实验二零输入响应、零状态相应及完全

响应

实验五无源滤波器与有源滤波器

实验六LPF、HPF、BPF、BEF间的变

换

实验七信号的采样与恢复

实验八调制与解调

设计性实验

实验名称/内容实验分值评分创新性实验

实验名称/内容实验分值评分教师评价意见总分

目录

1.实验一常用信号的观察 (1)

2.实验二零输入响应、零状态响应及完全响应 (4)

3.实验五无源滤波器与有源滤波器 (7)

4.实验六 LPF、HPF、BPF、BEF间的转换 (14)

5.实验七信号的采样与恢复 (19)

6.实验八调制与解调 (29)

7.实验心得与自我评价 (33)

8.参考文献 (34)

实验一常用信号的观察

一．任务与目标

1.了解常见信号的波形和特点；

2.了解常见信号有关参数的测量，学会观察常见信号组合函数的波形；

3.学会使用函数发生器和示波器，了解所用仪器原理与所观察信号的关系；

4.掌握基本的误差观察与分析方法。

二．总体方案设计

1.实验原理

描述信号的方法有许多种，可以用数学表达式（时间的函数），也可以使用函数图形（信号的波形）。

信号可以分为周期信号和非周期信号两种。普通示波器可以观察周期信号，具有暂态拍摄功能的示波器可以观察到非周期信号的波形。目前，常用的数字示波器可以方便地观察周期信号及非周期信号的波形。

2.总体设计

⑴观察常用的正弦波、方波、三角波、锯齿波等信号及一些组合函数的波形，如y=sin(nx)+cos(mx)。

⑵用示波器测量信号，读取信号的幅值与频率。

三．方案实现与具体设计

1.用函数发生器产生正弦波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；

2.用函数发生器产生方波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；

3.用函数发生器产生三角波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；

4.用函数发生器产生锯齿波，并且设定波形的峰值及频率，用示波器观察并记录波形，测量和读取信号的幅值与频率；

5.用函数发生器产生两个不同频率的正弦波，分别设定波形的峰值及频率，用示波器叠加波形，并观察组合函数的波形。

四．实验设计与实验结果

1.正弦波波形图如下：

幅值：2.56V 频率：999.986Hz 图1-1 正弦波波形

2.方波波形图如下：

幅值：2.5V 频率：999.987Hz 图1-2 方波波形

3.三角波波形图如下：

幅值：3.02V 频率：999.987Hz 图1-3 三角波波形

4.锯齿波波形图如下：

幅值：2.54V 频率：999.988Hz 图1-4 锯齿波波形

5.组合函数波形图如下：

图1-5 组合函数波形

五．结果分析与讨论

1.图1-1正弦波的数学函数表达式：V=

2.56sin(2000π×t)

2.图1-2方波的数学函数表达式：V=错误！未找到引用源。 2.5， kT=

V= -2.5，T/2+kT=

3.图1-3三角波的数学函数表达式：V=错误！未找到引用源。 2.416*105

×t，-T/4+kT=

V=6.04-2.416*105×t，T/4+kT=

4.图1-4锯齿波的数学函数表达式：V=2.54-5080×t，kT=

5.图1-5组合函数的数学表达式：

V=20.2sin(1996π×t)+10.4sin(12048π×t) 在实验测量的结果中，我们发现频率与幅值都不是原先信号发生器设定的频率与幅值，信号在传输过程中有点失真，或者可能是测量误差导致的。另外，在本次实验中，我们观察了正弦波信号、方波信号、三角波信号、锯齿波信号等组合信号，对以后的信号与系统的实验信号的观察打好了基础。

图 2-1 零输入响应、零状态响应及完全响应的实验电路图

1

R 2

R

实验二 零输入响应、零状态响应及完全响应

一．任务与目标

通过实验，进一步了解系统的零输入响应、零状态响应及完全响应的原理，并且掌握其发生的条件及波形。 二．总体设计方案

1.实验原理

零输入响应、零状态响应和完全响应的实验电路如图2-1所示：

合上图2-1中的开关1K ，则由电路可得：

101)()(E t U C R t i =

+⋅ (1)

因为dt

t dU C t i )

()(0= ， 则上式变为

100

E U dt

dU RC =+ (2) 对上式取拉式变换得：

s E s U RCU s RCU 1

000)()0()(=+-

所以 RC

s U RC s E s E RCs RCU RCs s E s U 1

)0()1(1)0()1()(011010+++-=+++=

所以 RC

t -0RC

t

-10(0)e )e

-(1)(U E t U += (3) 式(3)中，若E 1等于0，则等号右方只有第二项，即为零输入响应，即

由初始条件激励下的输出响应；若初始条件为零（0)0(0=U ），则等式右边只有第一项，即为零状态响应，它描述了初始条件为零（0)0(0=U ）时，电路在输入E 1作用下的输出响应，显然它们之和为电路的完全响应。 若V 5)0(V,15201===E U E ，断开/合上开关K 1或K 2即可得到如图2-2所示的这三种的响应过程曲线。