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1、百科融创教学仪器设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书1目 录目录.1实验一 常用信号的分类与观察.3实验二 可调信号的调节与观察.5实验三 信号的基本运算单元.9实验四 滤波器基本实验.13实验五 滤波器综合实验.16实验六 一阶电路时域特征 .18实验七 一阶电路频域分析 .25实验八 一阶电路的单位阶跃响应、单位冲击响应分析29实验九 一阶电路的零输入响应、零状态响应分析33实验十 二阶电路频域分析 35实验十一 二阶电路的单位阶跃响应、单位冲击响应分析37实验十二 二阶电路的零输入响应、零状态响应分析41 实验十三 二阶网络函数的模拟43实验十四 幅度调制与解调47实验十五 抽样
2、定理50实验十六 周期方波信号的合成与分解54实验十七 周期信号的合成与分解综合实验（一）57实验十八 周期信号的合成与分解综合实验（二）J百科融创教学仪器设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书260实验十九 RC 振荡器特性测量 63实验二十 频分复用（FDM）67J百科融创教学仪器设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书3实验一 常用信号的分类和观察一 实验目的：1、了解常见信号的波形和特点。2、了解相关信号参数的意义。二 原理说明：描述信号的基本方法是写出它的数学表达式，此表达式是时间的函数，绘出函数的图像称为信号的波形。对于各种信号，可以从不同的角度分类。如分成确定性信号与随
3、机信号；周期信号与非周期信号；连续时间信号与离散时间信号等。常见信号除了包括正弦波 、指数函数信号 、)sin()(0tAtx tKetx)(抽样函数信号 、高斯函数信号 、方波、三角波、锯Atx/(sin)/tKex齿波，还包括一些直流信号。三 预习练习：1、预习有关信号的分类和描述。2、理解信号的函数表达式和相关参数的意义。四 实验步骤及内容：1、 根据实验箱上函数信号发生器模块的提示选择相应的信号波形代码。01：正弦波02：方波J百科融创教学仪器设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书403：锯齿波04：三角波05：阶梯波06：衰减指数信号07：高斯函数信号08：抽样函数信号09：抽
4、样脉冲10：调幅信号再根据信号与系统实验箱上的电源模块用电压表（或万用表）与示波器来测量电源信号的特点来测量电源的幅度。2、 用示波器测量信号，读取信号的幅度和频率，并用坐标纸记录信号波形。 3、在示波器上观测扫频信号的波形特征，并画出大致波形。4、用频谱分析仪观测各个信号的频谱（选做） 。五 仪器设备：1、信号系统实验箱 2、双踪示波器六 实验报告要求：1、根据实验测量所得数据，绘制各个信号的波形图。2、写出相应的函数表达式与频域变换表达式。3、用示波器直流档观测函数信号的波形特点，并说明原因（提示：本函数发生器所产生的信号均由单片机 AT89C51 产生） 。J百科融创教学仪器设备有限公司
5、 RC-SS-III 实验指导书5实验二 可调信号的分类与观察一 实验目的：1、熟悉常见的方波、正弦波与三角波信号的波形和特点。2、了解方波、正弦波与三角波信号的产生电路。二 实验原理：本实验中的方波、正弦波与三角波信号由集成函数发生器 8038 产生。这是一片低频率的函数信号发生器，可以产生方波、正弦波和三角波。18038 的工作原理由手册和有关资料可看出，8038 由恒流源 I1、I 2，电压比较器 C1、C 2 和触发器等组成。其内部原理电路框图和外部引脚排列分别如图 XX_01 和图XX_02 所示。J百科融创教学仪器设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书6图 2_1 8038
6、内部结构图图 2_2 8038 管脚图（顶视图）1. 正弦波线性调节；2. 正弦波输出；3. 三角波输出；4. 恒流源调节；5. 恒流源调节；6. 正电源；7. 调频偏置电压；8. 调频控制输入端；9. 方波输出（集电极开路输出）； J百科融创教学仪器设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书710. 外接电容；11. 负电源或接地；12. 正弦波线性调节；13、14. 空脚在图 2_1 中，电压比较器 C1、C 2 的门限电压分别为 2VR/3 和 VR/3（ 其中VR=VCC+VEE），电流源 I1 和 I2 的大小可通过外接电阻调节，且 I2 必须大于 I1。当触发器的 Q 端输出为低
7、电平时，它控制开关 S 使电流源 I2 断开。而电流源 I1则向外接电容 C 充电，使电容两端电压 vC 随时间线性上升，当 vC 上升到vC=2VR/3 时，比较器 C1 输出发生跳变，使触发器输出 Q 端由低电平变为高电平，控制开关 S 使电流源 I2 接通。由于 I2I1 ，因此电容 C 放电，v C 随时间线性下降。当 vC 下降到 vCVR/3 时，比较器 C2 输出发生跳变，使触发器输出端Q 又由高电平变为低电平，I 2 再次断开，I 1 再次向 C 充电，v C 又随时间线性上升。如此周而复始，产生振荡。若 I2=2I1 ，v C 上升时间与下降时间相等，就产生三角波输出到脚 3
8、。而触发器输出的方波，经缓冲器输出到脚 9。三角波经正弦波变换器变成正弦波后由脚 2 输出。当 I12B,其中 fS 为抽样频率，B 为原信号占有的频带宽度。而 fmin =2B 为最低的抽样频率，又称为“ 奈奎斯特抽样率”。当 fS 2B（不混叠时）及 fS 2B 三种情况抽样频率对连续信号进行抽样，以验证抽样定理要使信号采样后能不失真地还原，抽样频率 fS 必须大于信号频率中最高频率的两倍即 fS 2 fmax 。4、为了实现对连续信号的抽样和抽样信号的复原，可用实验原理框图 15-3 的方案。除选用足够高的抽样频率外，常采用前置低通滤波器来防止原信号频谱过宽而造成抽样后信号频谱的混叠。但
9、这也会造成失真。如实验选用的信号频带较窄，则可不设置低通滤波器。本实验就是如此。图 15-3 抽样定理实验方框图三 预习练习：1、若连续时间信号为 5kHz 的正弦波，开关函数为 15.6KHz 频率的窄脉冲，试求抽样后的信号 fS (t)画出波形图。2、若连续时间信号取频率为 400Hz 的方波或三角波，计算其有效的频带宽度。该信号经频率为 fS 的周期性脉冲抽样后，若希望通过低通滤波器后的信号失真较小，则抽样频率和低通滤波器的截止频率应取多大？四 实验内容及步骤：方波信号的抽样与恢复。（1） 观察方波信号的抽样。输入接函数信号发生器，选择 01 正弦波输出，调节函数信号发生器，使其百科融创
10、教学仪器设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书54输出频率为 1KHz 的方波作为抽样脉冲，观察抽样后的波形。（2）观察恢复后的波形。观察（1）中的恢复波形，即滤波器输出的信号 f(t)的波形，并记录之。五 仪器设备：1、信号与系统实验箱。2、双踪示波器。六 报告要求：1、分别画出观察到的 f(t)为 50Hz 时的方波、正弦波以及三角波时，开关函数 s（ t）的频率为 3.9KHz 时的抽样信号 fS (t)的波形和恢复后的 f(t)信号的波形，并进行比较。2、在什么情况下观察到的 fS (t)的波形最好？为什么？3、开关函数 s（t）的最低频率和最高频率分别是多少？ 百科融创教学仪器
11、设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书55实验十六 周期方波信号的合成和分解一 实验目的：观察周期方波信号的分解，并与实际计算结果相比较，得出自己的结论。二 原理说明：任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。对周期信号由它的傅里叶级数展开式 （ 为基波频率）ktjkectx0)(0可知，各次谐波为基波频率的整数倍。而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成分，每一频率成分的幅度均趋向无限小，但相对大小是不同的。将电信号中所包含的某一频率成份提取出来的方法很多，可以通过一个 LC谐振选频网络提取，也可以通过带通滤波器提取。本实验采用的是后一种方法。实验中所用被测信号是
12、50Hz 的周期方波，其复指数形式的傅里叶级数为：kk tjktjktjk eccetx10 )()( 00既包含了 K 次谐波振幅也包含了 K 次谐波的相位，因此工程上用它表示kc频谱极为方便，其双边频谱图为：k 0w|C0|Ck|C1|C1|C3|C3|C5|C5|C7| |C7|C9| |C9|百科融创教学仪器设备有限公司 RC-SS-III 实验指导书560 09705330579因此设计带通滤波器的中心频率分别为 50Hz, 150Hz,250Hz,350Hz,450Hz 并且带宽要足够的窄（高 Q 值）就能够分别提取出方波信号的三、五、七、九次谐波，实现方波信号的分解。从频谱图上可
13、以看出方波信号随着谐波阶次的增加，分量成分越来越少。本实验箱提取到九次谐波分量。三 预习练习：认真阅读教材中周期信号级数的分解及合成原理。四 实验内容及步骤：1、输入接单片机信号发生器，选择方波，输出应为 50Hz 的方波。2、输入到谐波产生电路的输入端，用示波器依次观察各次谐波波形，并记录波形幅度及频率值（注意调解方波信号幅值） 。3、调节信号源产生方波信号，并分别分解出基波及三、五、七、九次谐波（注意基波与各次谐波的幅值关系分别大约为 1:1/3，1:1/5，1:1/7，1:1/9） 。记录每次谐波的波形。基波产生三次谐波产生五次谐波产生七次谐波产生九次谐波产生示波器50Hz 方波图 16-
