《信号与系统》实验讲义

1、信号与系统实验讲义龙岩学院物理与机电工程学院电子教研室编2008年1月实验一 阶跃响应与冲激响应一、实验目的1、观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响。2、掌握有关信号时域的测量方法。二、实验内容1、用示波器观察欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的阶跃响应波形。2、用示波器观察欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态的冲激响应波形。三、实验仪器1、信号与系统实验箱 一台2、信号与系统实验平台3、阶跃响应与冲激响应模块（DYT3000-64） 一块 4、20MHz双踪示波器 一台5、连接线 若干四、实验原理RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应电路原理图

2、如下所示，其响应有以下三种状态：阶跃响应与冲激响应原理图1、 当电阻R2时，称过阻尼状态；2、 当电阻R=2时，称临界阻尼状态；3、 当电阻R2时，称欠阻尼状态。冲激信号是阶跃信号的导数，所以对线性时不变系统冲激响应也是阶跃响应的导数。为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波代替阶跃信号，而用周期方波通过微分电路后得到的尖脉冲代替冲激信号，冲激脉冲的占空比可通过电位计W102调节。五、实验步骤本实验使用信号源单元和阶跃响应与冲激响应单元。1、熟悉阶跃响应与冲激响应的工作原理。接好电源线，将阶跃响应与冲激响应模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正

3、常工作。2、阶跃响应的波形观察：将信号源单元产生的V=3V、f=1KHz方波信号送入激励信号输入点STEP_IN。调节电位计W101，使电路分别工作在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态，用示波器观察三种状态的阶跃响应输出波形并分析对应的电路参数。3、冲激响应的波形观察：连接跳线J101，将信号源单元产生的V=3V、f=1KHz方波信号送入激励信号输入点IMPULSE_IN。用示波器观察STEP_IN测试点方波信号经微分后的响应波形（等效为冲激激励信号）。调节电位计W102，改变冲激脉冲信号的占空比，使脉冲信号更接近冲激信号。调节电位计W101，使电路分别工作在欠阻尼、临界阻尼和过阻尼状态，用示波器观

4、察三种状态的冲激响应输出波形并分析对应的电路参数。六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明STEP_IN：阶跃激励信号输入点。IMPULSE_IN：冲激激励信号输入点。2、输出点参考说明RESPONSE_OUT：阶跃（冲激）响应信号输出点。七、实验思考题1、观察阶跃响应与冲激响应时，为什么要用周期方波作为激励信号？2、试分析周期方波经微分电路后形成的冲激信号经7404缓冲输出的原因；若不加缓冲输出，得到的冲激响应波形会有何不同？八、实验报告要求1、描绘同样时间轴阶跃响应与冲激响应的输入、输出电压波形时，要标明信号幅度A、周期T、方波脉宽T以及微分电路的值。2、分析实验结果，说明电路参数变化对

5、状态的影响。实验二 零输入响应与零状态响应一、实验目的1、熟悉系统的零输入响应与零状态响应的工作原理。2、掌握系统的零输入响应与零状态响应特性的观察方法。二、实验内容1、用示波器观察系统的零输入响应波形。2、用示波器观察系统的零状态响应波形。3、用示波器观察系统的全响应波形。三、实验仪器1、信号与系统实验箱 一台2、信号与系统实验平台3、零输入响应与零状态响应模块（DYT3000-64） 一块 4、20MHz双踪示波器 一台5、连接线 若干四、实验原理系统的响应可分解为零输入响应和零状态响应。首先考察一个实例：在下图中由RC组成一阶RC系统，电容两端有起始电压V(0)，激励源为e(t)。一阶R

6、C系统则系统的响应为：V（t）=e V(0)+上式中第一项称之为零输入响应，与输入激励无关，零输入响应e V(0)是以初始电压值开始，以指数规律进行衰减。第二项与起始储能无关，只与输入激励有关，被称为零状态响应。在不同的输入信号下，电路会表征出不同的响应。系统的零输入响应与零状态电路原理图如下所示。实验中为了便于示波器观察，用周期方波信号作为激励信号，并且使RC电路的时间常数略小于方波信号的半周期时间。电容的充、放电过程分别对应一阶RC系统的零输入和零状态响应，通过加法器后得到系统的全响应。零输入响应与零状态响应电路原理图五、实验步骤本实验使用信号源单元和零输入响应与零状态响应单元。1、熟悉零

7、输入响应与零状态响应的工作原理。接好电源线，将零输入响应与零状态响应模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2、系统的零状态响应特性观察：将信号源单元产生的f=1KHz方波信号送入激励信号输入点SQU_IN。调节电位计W201，用示波器观察一阶RC系统的零状态响应输出点ZeroState的波形。3、系统的零输入响应特性观察：将信号源单元产生的f=1KHz方波信号送入激励信号输入点SQU_IN。调节电位计W202，用示波器观察一阶RC系统的零输入响应输出点ZeroInput的波形。4、用示波器观察一阶RC系统的全响应输出点ALL_OUT的波形，分

8、析计算RC电路的时间常数。5、分别调节电位计W201和W202，用示波器观察系统不同的输入信号表征出不同的响应波形，分析全响应与零输入响应、零状态响应的关系六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明SQU_IN：激励信号输入点。2、输出点参考说明ZeroState：系统的零状态响应输出点。ZeroInput：系统的零输入响应输出点。ALL_OUT：系统的全响应输出点。七、实验思考题1、试分析系统的时间常数对零输入响应与零状态响应波形的影响。八、实验报告要求1、整理并绘制激励信号、系统的零输入响应、零状态响应和全响应波形。2、分析实验结果，说明电路参数变化对响应波形的影响。实验三 一阶连续时间系

9、统的模拟一、实验目的1、了解用集成运算放大器构成基本运算单元标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器的方法。2、掌握用以上基本运算单元以及它们的组合构成模拟系统，模拟一阶连续时间系统的原理和方法，并用实验测定模拟系统的特性。二、实验内容1、熟悉集成运算放大器构成基本运算单元的工作原理。2、用示波器观察模拟一阶连续时间系统的频率特性。三、实验仪器1、信号与系统实验箱 一台2、信号与系统实验平台3、连续时间系统的模拟模块（DYT3000-67） 一块 4、20MHz双踪示波器 一台5、连接线 若干四、实验原理1、模拟连续时间系统的意义由于自然界的相似性，许多不同的系统具有相同的特性。不

10、论是物理系统还是非物理系统，不论是电系统还是非电系统，只要是连续的线性时不变系统，都可以用线性常系数微分方程来描述。把一具体的物理设备经过数学处理，抽象为数学表示，从而便于研究系统的性能，这在理论上是很重要的一步；有时，也需要对一系统进行实验模拟，通过实验观察研究当系统参数或输入信号改变时，系统响应的变化。这时并不需要在实验室里去仿真真实系统，而只要根据系统的数学描述，用模拟装置组成实验系统，它可以与实际系统完全不同，只要与实际系统具有相同的微分方程数学表示，即输入输出关系（也即传递函数或系统响应）完全相同即可。系统的模拟是指数学意义上的模拟。本实验即由微分方程的相似性出发，用集成运算放大器组

11、成的电路来模拟一阶RC系统。2、集成运算放大器构成基本运算单元标量乘法器、加法器和积分器，以及它们的组合全加积分器。标量乘法器（又称比例放大器）反相标量乘法器如图3.1左图所示：U，式中比例系数k为:k=当时，k=-1,则，称为反相跟随器。图3.1同相标量乘法器电路如3.1图右图所示：U，式中比例系数k为:k=1+积分器反相积分器电路图如3.2左图所示：U积分器符号如图3.2右图所示 图3.2加法器反相加法器电路如图3.3左图所示：U若再加一个反相器或改变反馈网络的接法，可得到同相加法器，其符号如图3.3右图所示。加法器电路中R用于保证外部电路平衡对称，以补偿运放本身偏置电流及漂移的影响。图3

12、.3全加积分器全加积分器电路如图3.4所示：U图3.43、一阶连续时间系统的模拟方法 对图3.5所示的RC低通电路，一阶微分方程描述：UU此一阶系统微分方程运算可用图3.5所示的框图模拟，可用图3.6所示的实际电路来实现，有：U与原系统相比，输出响应放大了，放大倍数A=，截止频率f，时间常数该模拟系统实际上是一个有源滤波器，它与只有R、L、C无源元件组成的无源滤波器相比，无需体积大的电感器和大的电容器，所以整体的电路体积小了，而且具有信号放大作用，带负载的能力也加强了，而频率特性相同。图3.5图3.64、模拟系统的特性可用系统的输入输出关系表征，如传输函数或系统的频率响应特性曲线。五、实验步骤

13、本实验使用函数信号发生器单元和连续时间系统的模拟模块。1、熟悉模拟RC一阶连续时间系统的工作原理。接好电源线，将连续时间系统模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2、将信号源单元产生的f1KHz方波送入模拟一阶系统的信号输入点FIR-ORDER_IN，用示波器观察FIR-ORDER_OUT系统的响应波形，比较输入波形与输出波形的周期和幅度，测量时间常数和放大倍数A。3、改变送入信号的频率，分别送入f4KHz、8KHz和16KHz的方波，重复实验步骤2。4、将信号源单元产生的V的频率正弦波送入模拟一阶系统的信号输入点FIR-ORDER_IN，用

14、示波器观察FIR-ORDER_OUT系统的响应波形，调节电位计OUT2Freq，改变送入正弦波信号的频率，观察系统响应波形的变化，记录RC系统的截止频率，并用描点法绘出系统的频率特性曲线。六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明FIR-ORDER_IN：模拟RC一阶连续时间系统信号输入端。2、输出点参考说明FIR-ORDER_OUT：模拟RC一阶连续时间系统信号输出端。七、实验思考题1、分析方波激励信号通过一阶模拟系统的工作过程。2、一阶模拟系统的截止频率如何测量？ 八、实验报告要求1、绘出一阶模拟系统输入波形和输出波形，标出峰峰值电压及周期。记录RC系统的截止频率，并用描点法绘出系统的频率

15、特性曲线。2、对一阶模拟系统的放大倍数A、截止频率f和时间常数的实测值与理论值进行比较，分析误差产生的原因。实验四 串联谐振电路的特性研究一、实验目的1、了解RLC串联电路中电流和电压的相位关系。2、了解谐振电路的特性，掌握谐振电路谐振曲线，通频带和Q值的测量方法。3、掌握用示波器观察李沙育图形的方法。二、实验内容1、用示波器观察串联谐振电路输出信号幅度与输入信号频率之间的关系，验证谐振条件并绘制谐振曲线。2、用示波器观察电路输出信号相位与输入信号相位关系的李沙育图形。三、实验仪器1、信号与系统实验箱 一台2、信号与系统实验平台3、谐振电路模块 （DYT3000-67） 一块4、20MHz双踪

16、示波器 一台5、连接线 若干四、实验原理正弦交流电路是指电源（激励）和电路中各部分所产生的电压和电流（响应）均按正弦规律变化的电路。研究正弦交流电路的目的是确定电路中电压、电流的大小和相位关系以及功率消耗和能量转换等。本实验主要研究正弦交流电路中由R、L、C组成的串联谐振电路的频率特性。1RLC串联谐振电路中总电流和总电压的相位关系由于R支路中电压和电流同相，C支路中电流超前电压，支路中电流滞后电压角度，在线圈内阻r可忽略的情况下，该支路电流比电压滞后。所以RLC串联电路中总电压和总电流的相位关系由角频率和元件参数决定，当电路中感抗等于容抗时（即时），电压和电流同相；当时，电路中，电路呈容性，

17、电流超前于电压；当时，电路中，电路呈感性，电流滞后于电压。 2串联谐振电路谐振特性曲线、通频带和品质因数Q值的测量方法 串联谐振电路的谐振特性在具有R、L、C元件的正弦交流电路中，无论是呈电感性还是呈电容性的电路，其输入电压和电流往往是不同相的，即电路中的感抗与容抗的作用是部分地相互抵消。如果调节电路的参数，使得电路中的电感L和电容C的作用完全抵消，整个电路呈现电阻的性质，这时电压与电流同相位，电路的这种现象称为谐振。产生谐振现象的电路称为谐振电路，电路谐振时呈现电阻性的特性。串联谐振电路如下图所示。 串联谐振 谐振电路的谐振特性曲线、通频带和品质因数Q值的测量 谐振回路的特性常用谐振频率，品

18、质因数Q和特性阻抗来描述。对串联谐振电路而言，,特性阻抗,它们仅决定于电路元件参数，但能比L、C、R更好地反映出该谐振电路的各种性质。 对于串联谐振回路，保持输入电压大小不变，改变输入信号的频率使电路处于谐振状态，即串联谐振回路中电流达到最大值时对应的频率即为谐振频率。通过逐点改变输入信号频率，测定电流随频率变化的关系，便可画出谐振曲线。 在测量谐振曲线时，当电流的幅度为最大值的时对应的两个频率之差即为通频带。 Q值可由测得的谐振曲线求出,或。可见品质因数Q越大，谐振特性曲线越尖锐，电路的频率选择性就越好。 RLC串联谐振回路电路原理图如下图所示。 RLC串联谐振回路电路原理图五、实验步骤本实

19、验使用信号源单元和谐振电路模块。1、熟悉串联谐振回路的工作原理。接好电源线，将谐振电路模块插入信号 系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，试验箱开始正常工作。2、将信号源单元产生的的频率正弦波送入串联谐振回路的信号输入点S-SIN_IN，连接跳线J201的1脚和2脚，用示波器观察输出点S-SYN_OUT的波形。3、保持输入信号的幅度不变，调节电位计OUT2 Freq，改变输入信号的频率，用示波器观察S-SYN_OUT对应的输出波形，并用描点法绘出回路的谐振曲线，计算谐振电路的通频带。当输出波形幅度最大时，测量并记录对应的输入信号的频率，此频率即为串联谐振回路的谐振频率。4、

20、将串联谐振回路的输入信号和输出信号分别接示波器的X轴和Y轴，观察输入信号相位与输出信号相位的李沙育图形，根据李沙育图形，判断谐振回路的谐振状态，记录谐振回路的谐振频率。5、连接跳线J201的2脚和3脚，改变回路的电路参数，重复上述实验步骤。六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明S-SIN_IN：正弦波信号输入点。2、输出点参考说明S-SYN_OUT：正弦波经RLC串联谐振回路后信号输出点。七、实验思考题1分析回路处于谐振状态下的电路特性，总结回路处于谐振状态的判断方法。 2本实验中的串联谐振电路是以电阻两端的电压变化来反映回路的电流变化，能否以电容两端的电压变化来反映回路的电流变化关系，分

21、析比较二者的区别。八、实验报告要求 1.根据实验结果分析正弦交流电路中R、L、C元件的性能。 2.根据实验结果分析RLC串联谐振回路中总电压和总电流的相位关系。 3.整理实验数据，计算谐振回路的、等电路参数。 4.绘出串联谐振特性曲线，分析由于电路参数的变化对电路谐振特性的影响。 5.绘出电路输出信号相位与输入信号相位关系的李沙育图形，测量出谐振频率点。 6.分析实验中理论计算值与测量值之间存在误差的原因。实验五 二阶连续时间系统的模拟一、实验目的1、掌握用“模拟解法”求解系统响应的方法。2、掌握用基本运算单元以及它们的组合构成模拟系统，模拟二阶连续时间系统的原理和方法，并用实验测定模拟系统的

22、特性。二、实验内容1、列写并求解RLC二阶系统的微分方程，求出系统的传递函数H（j）。3、用示波器观察模拟二阶连续时间系统的频率特性。三、实验仪器1、信号与系统实验箱 一台2、信号与系统实验平台3、连续时间系统的模拟模块（DYT3000-67） 一块 4、20MHz双踪示波器 一台5、连接线 若干四、实验原理为了求解系统的响应，需建立系统的微分方程，一些实验系统的微分方程可能是一个高阶方程或者是一个微分方程组，它们的求解是很费时间甚至是困难的。由于描述各种不同系统（如电系统、机械系统）的微分方程的相似性，因而可以用电系统来模拟各种非电系统，并进一步用基本运算单元获得该实际系统响应的模拟解。这种

23、装置又称为“电子模拟计算机”，应用它能较快地求解系统的微分方程，并能用示波器将求解结果显示出来。本实验即由微分方程的相似性出发，用集成运算放大器组成的电路来模拟二阶RLC系统。二阶RLC带通谐振电路如下图所示，可用二阶微分方程描述：U此二阶微分方程运算可用图3.8所示的框图模拟，可用图3.9所示的实际电路来实现，整理得：UU与原系统相比：可以看出，输出响应放大了，且反相放大倍数A=，中心频率f，品质因数Q二阶系统模拟框图图3.8模拟系统的特性可以也能够系统的输入输出关系表征，如传递函数H（j）或系统的频率响应特性曲线。二阶系统的频率响应特性曲线如图3.10所示。图3.9五、实验步骤本实验使用函

24、数信号发生器单元和连续时间系统的模拟模块。1、熟悉模拟RLC二阶连续时间系统的工作原理。接好电源线，将连续时间系统模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2、列写并求解RLC二阶系统的微分方程，计算模拟电路的放大倍数、中心频率、频带宽度、品质因数和系统的传输函数。3、将函数信号发生器单元产生的V的频率正弦波送入模拟二阶系统的信号输入点SEC-ORDER_IN，用示波器观察SEC-ORDER_OUT系统的响应波形，调节电位计OUT2Freq，改变送入正弦波信号的频率(保持输入正弦波信号幅度不变)，观察系统响应波形的变化，记录RLC串联谐振回路的中

25、心频率，并用描点法绘出系统的频率特性曲线。六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明SEC-ORDER_IN：模拟RLC二阶连续时间系统信号输入端。2、输出点参考说明SEC-ORDER_OUT：模拟RLC二阶连续时间系统信号输出端七、实验思考题1、分析正弦波信号通过二阶模拟系统的工作过程。2、二阶模拟系统的中心频率如何测量？八、实验报告要求1、绘出二阶模拟系统频率特性曲线图，标出中心频率f及其频带宽度B。实验六 信号的分解与合成一、实验目的1、通过观察信号的分解与合成过程，理解利用傅立叶级数进行信号频谱分析的方法。2、了解波形分解与合成的原理。3、掌握带通滤波器有关特性的设计和测试方法。二、实

26、验内容1、用示波器观察方波信号的分解，并与方波的傅立叶级数各项的频率与系数作比较。2、用示波器观察三角波信号的分解，并与三角波的傅立叶级数各项的频率与系数作比较。3、用示波器观察方波信号基波及各次谐波的合成。4、用示波器观察三角波信号基波及各次谐波的合成。三、实验仪器1、信号与系统实验箱 一台2、信号与系统实验平台3、信号的分解与合成模块（DYT3000-69） 一块 4、同步信号源模块（DYT3000-57）（选用） 一台5、20MHz双踪示波器 一台6、连接线 若干四、实验原理任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初始相位的正弦波叠加而成的。对周期信号由它的傅立叶级数展开式可知，各次谐波为基

27、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穷小，但其相对大小是不同的。通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成分提取出来。本实验采用性能较好的有源带通滤波器作为选频网络。对周期信号波形的分解的方框图如下6.1所示：6.1 信号的分解方案框图实验中对周期方波、三角波、锯齿波信号进行信号的分解。方波信号的傅立叶级数展开式为f(t)=；三角波信号的傅立叶级数展开式为f(t)=；锯齿波信号的傅立叶级数展开式为f(t)=-；其中为信号的角频率。将被测的方波信号加到分别调谐于其基波和各次谐波频率的一系列有源带通滤波器电路上，从每一有源带通滤波器的输出端

28、可以用示波器观察到相应频率的正弦波。实验中采用的被测信号是1KHz的方波、三角波和锯齿波，而用作选频网络的五种有源带通滤波器的输出频率分别为1KHz、2KHz、3KHz、4KHz、5KHz，因而能从各有源带通滤波器的两端观察到基波和各次谐波。其中，对方波信号而言，在理想情况下，偶次谐波应该无输出信号，始终为零电平，而奇次谐波则具有良好的幅度收敛性，理想情况下奇次谐波中一、三、五次谐波的幅度比应为1：1/3：1/5。但实际上因输入方波的占空比比较难控制在50%，且方波可能有少量失真以及滤波器本身滤波特性的局限性都会使得偶次谐波分量不能达到理想零的情况。对三角波和锯齿波信号而言，各谐波的幅度关系由

29、上述傅立叶级数展开式决定。作为选频网络的有源带通滤波器电路原理图如下所示：6.2 有源带通滤波器电路原理图通过加法器可以将信号的各次谐波进行合成恢复原信号，信号的合成方框图和电路原理图6.3和6.4分别如下所示：6.3 信号的合成方案框图6.4 信号的合成电路原理图实验中，将信号源产生的f=1KHz的信号进行分解，得到信号的基波、二次谐波、三次谐波、四次谐波和五次谐波；在进行信号合成时，可将信号分解后的各次谐波送到加法器合成信号，此时需调节各正弦波信号的幅度和相位以满足傅立叶级数的比例关系。五、实验步骤本实验使用信号源单元和信号的分解与合成模块。1、熟悉信号的分解与合成的工作原理。接好电源线，

30、将信号的分解与合成模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2、方波信号的分解与合成将信号源单元产生的V=3V、f=1KHz方波信号送入信号的分解输入点SQU1K_IN。用示波器分别观察一次谐波信号输出点BaseHarmOUT、二次谐波信号输出点SecHarmOUT、三次谐波信号输出点ThrHarmOUT、四次谐波信号输出点FouHarmOUT和五次谐波信号输出点FifHarmOUT的波形，观察各次谐波之间的幅度对应关系是否满足傅立叶级数的理论分析，并将各次谐波信号送入频率计单元，测出各次谐波的频率并记录之。将方波分解所得到的基波、三次谐波和五次

31、谐波分量分别送入加法器信号输入端Harm1、 Harm2和Harm3，用示波器观察加法器SQU_OUT的输出波形，并记录所得的波形，如下图6.5所示：6.5 基波与三次和五次谐波叠加后的波形图验证各高次谐波与基波之间的相位差是否为零。可用李沙育图形法进行测量，其方法-基波与各高次谐波相位比较法（也称为李沙育频率测试法）如下：把BPF-1KHz的基波送入示波器的X轴，再分别把BPF-3KHz、BPF-5KHz的高次谐波送入Y轴，示波器采用X-Y方式显示，观察李沙育图形。当基波与三次谐波相位差为0（即过零点重合）、90、180时，李沙育图形分别如下图6.6所示：6.6 基波与各高次谐波相位关系的李

32、沙育图形以上是三次谐波与基波产生的典型的李沙育图，通过图形上下端及两旁的波峰个数，确定频率比，即3：1，可用同样的方法观察五次谐波与基波的相移和频移。3、改变“波形选择”跳线引脚组合，使信号源单元产生V=3V、f=1KHz的三角波，重复上述实验步骤，观察三角波信号的各次谐波波形与合成波形，记录所得的各谐波波形及各谐波的频率。六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明SQU1K_IN：信号的分解输入点。Harm1：信号的合成一次谐波输入点。Harm2：信号的合成二次谐波输入点。Harm3：信号的合成三次谐波输入点。Harm4：信号的合成四次谐波输入点。Harm5：信号的合成五次谐波输入点。2、输

33、出点参考说明BaseHarmOUT：信号的分解一次谐波输出点（1KHz正弦波信号输出点）。SecHarmOUT：信号的分解二次谐波输出点（2KHz正弦波信号输出点）。ThrHarmOUT：信号的分解三次谐波输出点（3KHz正弦波信号输出点）。FouHarmOUT：信号的分解四次谐波输出点（4KHz正弦波信号输出点）。FifHarmOUT：信号的分解五次谐波输出点（5KHz正弦波信号输出点）。SQU_OUT：信号的合成输出点。七、实验思考题1、作为选频网络的有源带通滤波器在设计上有什么要求？试分析各带通滤波器的中心频率f、品质因数Q等电路参数。2、试分析各次谐波相位、幅度对波形合成的影响因素。八

34、、实验报告要求1、总结信号的分解与合成原理。2、分别绘制方波、三角波及其基波和各次谐波的波形、频率和幅度。3、分别绘制方波和三角波基波、三次谐波、五次谐波及合成的波形在同一坐标平面的图形。4、总结方波、三角波所含频谱成分的差异。实验七 信号的抽样与恢复一、实验目的1、了解电信号的抽样方法与过程以及信号恢复的方法。2、观察连续时间信号经抽样后的波形图，了解其波形特点。3、验证抽样定理并恢复原信号。二、实验内容1、用示波器观察不同的抽样频率抽样得到的抽样信号。2、用示波器观察各抽样信号经低通滤波器恢复后的信号并验证抽样定理。三、实验仪器1、信号与系统实验箱 一台2、信号与系统实验平台3、同步信号源

35、模块模块（DYT3000-57） 一块 4、信号的抽样与恢复模块（DYT3000-68） 一台5、20MHz双踪示波器 一台6、连接线 若干四、实验原理利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲调幅（PAM）信号。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原信号的全部信息，并且从抽样信号中可以无失真的恢复出原始信号。抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。数字通信系统是以此定理作为理论基础。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。抽样定理指出：一个频带受限信号m(t)，如果它的最高频率为f，则可以唯一的由

36、频率等于或大于2 f的样值序列所决定。信号的抽样与恢复方框图和电路原理图如下图所示：抽样信号的时域与频域变化过程如下图所示：五、实验步骤本实验使用信号源单元、同步信号源模块和信号的抽样与恢复模块。1、熟悉信号的抽样与恢复的工作原理。接好电源线，将同步信号源模块和信号的抽样与恢复模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。2、将同步信号源模块产生的V=1V、f=1KHz的正弦波和f=2KHz的方波分别送入待抽样信号输入点S_IN和抽样脉冲信号输入点SQU_IN，用示波器分别观察抽样信号输出点PAM_OUT和恢复后的信号输出点S_OUT的波形并将实验数

37、据记录下来（实验中低通滤波器的截止频率f=1KHz）。3、改变抽样脉冲信号的频率，分别将f=2KHz、4KHz、8KHz、16 KHz的方波送入抽样脉冲信号输入点SQU_IN，重复实验步骤2，比较在不同的抽样频率下恢复后的信号波形之间的差异并得出结论。4、将同步信号源模块产生的V=1V、f=1KHz的三角波作为待抽样信号送入S_IN，重复上述实验步骤。注：使用2K正弦波作为被抽样信号时效果较好，可以自行比较。六、输入、输出点参考说明1、输入点参考说明S_IN：原信号（待抽样信号）输入点。SQU_IN：抽样脉冲信号输入点。2、输出点参考说明PAM_OUT：抽样信号输出点。S_OUT：恢复后的信号

38、输出点。七、实验思考题1、试分析抽样信号经过低通滤波器恢复原始信号的工作原理。2、若连续时间信号为1KHz的正弦波，抽样脉冲为T=0.25ms的窄脉冲，试求抽样后的信号f (t)。3、若连续时间信号取频率为1KHz2KHz的方波和三角波，计算其有效频带宽度。该信号经频率为f的周期脉冲信号抽样后，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，试设计一满足上述要求的低通滤波器。八、实验报告要求1、整理并绘制原信号、抽样信号及恢复后的信号波形。2、比较在几种不同抽样频率情况下原信号与恢复后的信号波形，并得出结论。3、比较原信号分别为正弦波和三角波，其抽样信号波形的特

39、点。实验八 相位、幅度对波形合成的影响一、实验目的1、加深理解相位对波形合成的影响。2、加深理解幅度对波形合成的影响。二、实验内容1、用示波器观察正弦波移相后的李沙育图形。2、用示波器观察各次谐波经移相后的合成波形，保持各次谐波幅度不变， 改变移相角度，理解相位对波形合成的影响。3、用示波器观察各次谐波经移相后的合成波形，保持各次谐波移相角度不变，改变幅度，理解幅度对波形合成的影响。4、用示波器观察信号各次谐波。三、实验仪器1、信号与系统实验箱 一台2、信号与系统实验平台3、信号的分解与合成模块（DYT3000-69） 一块4、相位对波形合成的影响模块（DYT3000-66） 一块5、20MHz双踪示波器 一台6、连接线 若干四、实验原理移相电路的电路原理图如下图所示： 移相电路原理图 通过调节电位计W101、W102、W103、W104、W105可分别改变五路正弦波信号的移相角度，此移相电路具有较大的移相范围（约为0）。五、实验步骤本实验使用信号源单元、信号的分解与合成单模