信号与系统实验指导书（学生实验）.doc

高等院校实验教材 信号与系统实验系统 聂伟 编 实验指导书V2.0 版 计算机系统与通信实验中心 前 言 为了适应21世纪教育发展形式，加强基础性教育、增强适应性训练、提高学生实际动手能力和综合素质，北京化工大学信息科学与技术学院推出“信号与系统”实验教学设备，通过该设备可以使学生全面理解和掌握“信号与系统”这门课的理论知识和实际工程实现，提高学生实验能力、分析综合能力和解决各种实际问题的能力，使学生成为“创造型、开发型、应用型”人才。 由于该课程核心的基本概念、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。 为了全面适应不同层面学生的实践动手能力，我们开发了信号与系统实验箱，在该实验箱中除设置基本的实验外，还增加了实验箱与计算机接口部分，通过该接口可以将各种信号采集并送计算机，通过信号与系统实验软件完成仿真实验。实验箱还提供CPLD实验模块，通过该模块可以完成离散数字信号处理实验。 目 录 前 言 2 实验箱整体布局图 4 实验一 低频信号产生实验 5 实验二 幅度与相移网络 8 实验三 信号的分解与合成 11 实验四 信号的抽样与恢复 16 实验箱整体布局图 实验一 低频信号产生实验 实验目的 了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。 熟悉信号与系统实验箱信号产生和测试的方法。 学会使用示波器对常用波形参数的测量。 实验设备 信号与系统实验箱一台。 20MHz示波器一台。3、频谱仪一台。 、。 实验原理与说明 1、ICL8038函数发生原理 ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图1-1所示。它由恒流源和、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。 图1-1 ICL8038原理方框图 　外接电容C由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B的阀值分别为电源电压(指)的2/3和1/3。恒流源和的大小可通过外接电阻调节，但必须。当触发器的输出为低电平时，恒流源断开，恒流源给C充电，它的两端电压随时间线性上升，当达到电源电压的2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源C接通，由于 (设)，恒流源将电流2加到C上反充电，相当于C由一个净电流I放电，C两端的电压UC又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源断开，再给C充电，…如此周而复始，产生振荡。若调整电路，使，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由管脚⑨输出方波信号。C上的电压上升与下降时间相等时为三角波，经电压跟随器从管脚③输出三角波信号。将三角波变成正弦波是经过一个非线性的变换网络(正弦波变换器)而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波，从管脚②输出。在本实验中，连接跳线帽J1_2,J1_4,J1_6，断开跳线帽J1_1,J1_3,J1_5，输出低频正弦波30hz－1.5khz；连接跳线帽J1_1,J1_4,J1_6，断开跳线帽J1_2, J1_3, J1_5，输出高频正弦波8.5khz－200khz；连接跳线帽J1_2,J1_3,J1_4，断开跳线帽J1_1,J1_5,J1_6，输出低频矩形波hz－1.khz)；连接跳线帽J1_1,J1_3,J1_4，断开跳线帽J1_2,J1_5,J1_6，输出高频矩形波8.5khz－200khz；连接跳线帽J1_2,J1_4,J1_5，断开跳线帽J1_1,J1_3,J1_6，输出低频三角波0hz－1.khz)；连接跳线帽J1_1,J1_4,J1_5，断开跳线帽J1_2,J1_3,J1_6，输出高频三角波8.5khz－200khz。 实验步骤 1、连接实验箱电源线，打开实验箱右侧电源开关，实验箱右上角电源指示灯点亮，按下低频函数发生器模块开关键K1，该模块电源指示灯点亮。 2、插上跳线帽J1_2,J1_4,J1_6，断开跳线帽J1_1,J1_3,J1_5，用示波器观测输出端（OUT）的波形，输出为正弦波，调节电位计W1_6,调节正弦波输出频率，W1_5调节输出信号占空比，W1_2调节输出信号幅度。如果输出波形明显失真，可调节W1_3,W1_4,W1_7，使正弦波不产生明显的失真。改变频率、幅度测几组数据，并纪录测试结果。 3、插上跳线帽J1_2,J1_3,J1_4，断开跳线帽