信号通过线性系统的特性分析.docVIP

信号通过线性系统的特性分析

信号通过线性系统的特性分析

姓名：张敏靓学号：1007433014

实验目的

掌握无失真传输的概念及无失真传输的线性系统满足的条件

分析无失真传输的线性系统输入、输出频谱特性，给出系统的频谱特性

掌握系统幅频特性的测试及绘制方法

实验原理

通过频谱分析可以看出，在一般情况下线性系统的响应波形与激励波形是不同的，即：信号在通过线性系统传输的过程中产生了失真。

线性系统引起的信号失真是由两方面的因素造成的，一是系统对信号中各频率分量的幅度产生不同程度的衰减，使响应各频率分量的相对幅度产生变化，造成幅度失真；一是系统对各频率分量产生的相移不与频率成正比，使响应各频率分量在时间轴上的相对位置产生变化，造成相位失真。

线性系统的幅度失真与相位失真都不产生新的频率分量。对于非线性系统，由于其非线性特性，对于传输信号产生非线性失真，非线性失真可能产生新的频率分量。

如果信号在传输过程中不失真，则响应r(t)与激励e(t)波形相同，只是幅度大小或出现的时间不同。激励与响应的关系可表示为

r(t)=ke(t-t0)

为了实现信号无失真传输，线性系统应该满足两个理想条件

通过变换R、C参数，掌握其对滤波器传输特性的影响。

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=200Ω，C2=10nF，测试系统传输特性频谱图；

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=20Ω，C2=100nF，测试系统传输特性频谱图；

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=2kΩ，C2=10nF，测试系统传输特性频谱图；

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=5kΩ，C2=100nF，测试系统传输特性频谱图；

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=200Ω，C2=100nF，测试系统传输特性频谱图；

无失真传输线性系统的设计、装配与调试

电路的焊接

按仿真电路给定的元器件参数在万能板上进行焊接，注意板面的布局、器件的分布及极性、走线的合理等问题。

电路的电气检查

先对焊接后的电路进行短路检查，无短路现象方可上电调试。

信号的测量

信号发生器的输出信号接入至调试电路的输入端，设置参数为周期矩形信号，其中周期T=100μs，脉冲宽度τ=60μs，脉冲幅度Vp=5V；采用虚拟示波器测量滤波器输入、输出信号的时域波形，选频电平表测量待调试的系统输入、输出信号的频谱，并记录实验数据。

通过变换R、C参数，掌握其对滤波器传输特性的影响。

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=200Ω，C2=10nF，测试系统传输特性频谱图；

f(Hz)

10

20

30

60

90

120

150

200

250

300

Vi(V)

1.15

0.34

0.25

0.19

0.11

40.67m

8.7m

7.57m

6.45m

5.61m

Vo(V)

0.63

0.17

0.12

91.05m

58.12m

20.38m

4.56m

4.46m

3.12m

2.91m

H

-0.26

-0.3

-0.32

-0.32

-0.28

-0.30

-0.28

-0.23

-0.32

-0.29

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=20Ω，C2=100nF，测试系统传输特性频谱图；

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=5kΩ，C2=100nF，测试系统传输特性频谱图；

f(Hz)

10

20

30

60

90

120

150

200

250

300

Vi(V)

1.64

0.43

0.26

0.18

14.87m

24.79m

5.24m

4.31m

3.54m

3.02m

Vo(V)

1.78

0.49

0.32

0.22

0.12

44.6m

9.53m

8.02m

6.91m

5.95m

H

0.036

0.057

0.09

0.087

0.91

0.26

0.26

0.27

0.29

0.29

当R1=200Ω，C1=10nF，R2=200Ω，C2=100nF，测试系统传输特性频谱图；

实验总结

由于器件缺失，只能测量两组数据。

数据选择不够合理，未能实现较理想状态。

在一定条件下，线性系统可实现无失真传输。