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1、电子信息工程专业系列信号与系统实验讲义Signal and System Experiment（试用稿）内江师范学院物理学与电子信息工程系电子信息教研室2008 年 2 月电子信息工程专业系列信号与系统实验讲义i前 言“信号与系统”是电子工程、通信工程、信息工程、电磁场与微波技术、微电子技术、生物医学工程、自动化、计算机等电类相关专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。本课程研究的是信号与系统理论的基本概念和基本分析方法，从时间域到变换域，从连续到离散，从输入输出描述到状态空间描述，深入解析“信号”与“系统”的相关知识，同时也为学习其它专业课打下了坚实的基础。由于该课程核
2、心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要，而且系统性、理论性很强，为此在学习本课程时，开设必要的实验，对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及使抽象的概念和理论形象化、具体化，对增强学习的兴趣有极大的好处，做好本课程的实验，是学好本课程的重要教学辅助环节。考虑到“信号与系统”与“数字信号处理”的关系，本实验讲义侧重于连续信号和连续系统的相关实验，离散信号和离散系统的实验放在“数字信号处理”课程中完成。本实验分成四大模块：“实验系统概述”主要介绍实验系统的主要功能模块结构原理框图，以便使同学们了解实验系统的基本结构；“功能模块操作说明”详细地介绍了实验系
3、统配置的函数信号发生器、数字交流毫伏表、频率计、扫频信号源等的使用方法，为后续实验打好基础；“信号与系统基础实验”和“线性系统综合设计性实验”分别从不同的层次给出了十个实验项目，可以根据实验大纲的要求选择进行。其中前两部分是实验的先期内容，主要要求学生利用开放实验的时间自己完成，后两部分是实验的主体，学生按照实验具体安排依次完成。在做完每个实验后，请务必写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程与结果、心得和体会等。本实验讲义在原来生产厂家技术指导书的基础上做了修改，其中难免有错误之处，恳请使用后批评指正。电子信息教研室2008 年 2 月 27 日ii电子信息工程专业系列信号与系统实验讲义i
4、ii目 录实验系统概述 .1第一章 功能模块操作说明 .5实验一 函数信号发生器 .5实验二 数字式交流毫伏表 .9实验三 频率计 .11实验四 扫 频源 .12实验五 常用信号分类与观察 .15第二章 信号与系统基础实验 .18实验六 零输入响应零状态响应 .18实验七 信号分解与合成 .20实验八 信号的采样与恢复 .24实验九 无失真传输系统 .28实验十 模拟滤波器的分析 .31实验十一 二阶网络函数的模拟 .38实验十二 卷积（CONVOLVE）算法实验 .42第三章 线性系统综 合设计性实验 .46实验十三 一阶、二阶系统的幅频特性测试 .46实验十四 系统稳定性分析 .51实验十
5、五 系统极点对系统频率响应的影响 .55参考书目 .58电子信息工程专业系列信号与系统实验讲义1实验系统概述ZY12SS12BE 实验系统整体上可以分成三个部分，依次为功能区模块、线性系统综合性区模块、线性系统综合设计性实验模块，下面进行依次说明：一、功能区模块框图函数信号发生器模块数字式交流毫伏表模块频率计模块扫频源模块外测信号输入函数信号发生器外测频率内测频率频率计 数显常用信号分类观察扫速调节 扫频信号频段选择频段 7频段 1函数发生器幅度调节 占空比调节频段选择方波三角波正弦波频率调节拨位开关选择交流毫伏表有效参考电压调节 W10120V 档调节 W1042V 档调节 W103 显示2
6、00mV 调节W102单片机信号发生器 波形频率调节（频率升，频率降）abcdefghi2常用信号分类与观察模块二、线性系统模块框图零输入响应零状态响应模块信号分解与合成信号的采样与恢复无失真传输系统序号 a b c d e f g h i波形 正弦波 指数 指数衰减 抽样 钟形 脉冲 方波 三角波 锯齿波模块上“抽样脉冲信号” RC 电路零输入响应特性观察零状态响应特性观察函数信号发生器基波与各次谐波输入分 解 合 成调幅、调相函数信号发生器振荡电路 模拟开关抽 样 抽样信号恢复信号抽样脉冲示波器的衰减电路失真调节输出函数信号发生器或常用信号分类观察电子信息工程专业系列信号与系统实验讲义3模
7、拟滤波器的分析模块二阶网络函数的模拟模块二阶系统的特性测量二阶网络状态轨迹的显示序号 a b c d e f g h i j k滤波器二阶无源低通二阶无源高通二阶无源带通二阶无源带阻二阶巴特沃斯有源低通二阶巴特沃斯有源高通二阶巴特沃斯有源带通二阶巴特沃斯有源带阻四阶巴特沃斯有源低通五阶切比雪夫有源低通全通网络函数信号发生器正弦波输出输入端（111）abcdefghijk函数信号发生器频率调 节二阶网 络阻尼系数调节观察李沙育图函数信号发生器或常用信号分类观察二阶网络输入系数调节系数调节函数发生器正弦波信号方波信号阻尼系数调节二阶网络选择波形4AM 振幅调制与解调FDM 频分复用系统 z 域分析
8、三、线性系统综合设计区实验，可开设以下实验项目：一阶、二阶系统的幅频特性测试系统的稳定性分析系统极点对系统频响的影响调制 滤波 解调调制深度调节载波调制信号调制 滤波 解调调制深度调节载波 1调制信号调制 滤波解调调制深度调节载波 2调制信号复用 解复用载波 1载波 2DSP 信号处理测试程序信号源 预处理 单元 A/D电子信息工程专业系列信号与系统实验讲义5第一章 功能模块操作说明实验一 函数信号发生器一、实验目的1、了解函数信号发生器的操作方法。2、了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。3、熟悉信号与系统实验箱信号产生的方法。二、实验内容1、用示波器观察输出的三种波形。2、调其
9、中电位器、拨位开关，观察三种波形的变化，了解其中的一些极限值。三、实验原理1、MAX038 的原理MAX038 是单片精密函数信号产生器，它用5V 电源工作，基本的振荡器是一个交变地以恒流向电容器充电和放电的驰张振荡器，同时产生一个三角波和矩形波。通过改变 COSC 引脚的外接电容和流入 IIN 引脚的充放电电流的大小来控制输出信号频率，频率范围为 0.1Hz20MHz。流入IIN 的电流由加到 FADJ 和 DADJ 引脚上的电压来调制，通过此两引脚可用外接电压信号调整频率和占空比。MAX038 内部有一个正弦波形成电路把振荡器的三角波转变成一个具有等幅的低失真的正弦波。三角波、正弦波和矩形
10、波输入一个多路器。两根地址线 A0 和 A1 从这三个波形中选出一个，从 OUT 引脚输出 2V（峰锋值）振幅的信号。三角波又被送到产生高速矩形波的比较器（由图 1-1-1 MAX038 的内部结构6SYNC 引脚输出），它可以用于其它的振荡器，SYNC 电路具有单独的电源引线因而可被禁止。另外，PDI、PDO 引脚分别是相位检波器的输入和输出端，本信号源没有使用。2、MAX038 的管脚图及管脚功能表 1-1-1 MAX038 的引脚功能引脚 名称 功能1 REF 2.50V 的门限参考电压2，6，9，11，18 GND 地3 A0 波形选择输入端（TTL/CMOS 兼容）4 A1 波形选择输入端（TTL/CMOS 兼容）5 COSC 外接振荡电容端7 DADJ 占空比调节端8 FADJ 频率调节端10 IIN 振荡频率控
