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信号与系统实验指导书(4个)(印).doc

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PAGE  信号与系统实验指导书 福建农林大学计算机与信息学院 目 录  TOC \o 1-3 \h \z \u  HYPERLINK \l _Toc217198386 实验箱整体布局及各实验模块框图  PAGEREF _Toc217198386 \h 1  HYPERLINK \l _Toc217198387 实验一 函数信号发生器  PAGEREF _Toc217198387 \h 4  HYPERLINK \l _Toc217198388 实验二 用同时分析法观测方波信号的频谱(方波的分解与合成)  PAGEREF _Toc217198388 \h 7  HYPERLINK \l _Toc217198389 实验三 二阶有源和无源滤波器  PAGEREF _Toc217198389 \h 9  HYPERLINK \l _Toc217198392 实验四 抽样定理  PAGEREF _Toc217198392 \h 12  PAGE 14 实验箱整体布局及各实验模块框图 二阶有源和 无源滤波器模块 毫伏表模块 频率计模块 四阶巴特沃斯 滤波器模块 二阶网络函数模拟模块 扫频源模块 方波的分解 与合成模块 函数信号发生器 单片机低频信号发生器模块 二阶网络状态 轨迹显示模块 抽样定理模块 图1 ZYE1701C型信号与系统实验箱整体布局 中频档 高频档 占空比调节(W302) 幅度细调(大电位器) 幅度粗调(W305) 函数信号发生器 三角波 正弦波 低频档 方波 中频档 高频档 低频档 信号输出 短路器波形先择 低频档 中频档 高频档 正弦波失真度调节(W303) 图2 函数发生器结构框图 函数信号发生器50Hz方波输出 选频网络 1f正弦波 3f正弦波 5f正弦波 7f正弦波 9f正弦波 (a)电信号的分解 加法器 3f正弦波 反相器 单片机 反相器 5f正弦波 7f正弦波 反相器 1f正弦波 (b)电信号的合成 图3 电信号的分解与合成结构框图 函数信号发生器正弦波输出 点频法 各滤波器输入端 LPF HPF 扫频源法 扫频源信号输出 BPF BEF 图4 二阶无源和有源滤波器模块结构框图 巴特沃斯低通滤波器 滤波器选择 巴特沃斯高通滤波器 扫频源信号输出 函数信号发生器正弦波输出 扫频源法 点频法 图5 四阶巴特沃斯滤波器模块结构框图 观察抽样后的波形(TP504) 函数信号发生器正弦波或三角波输出 抽样 滤波恢复抽样波形(TP505) 施密特触发器 组成的振荡回路 模拟 开关 抽样脉冲输出 图6 抽样定理实验模块结构框图 实验一 函数信号发生器 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。 实验仪器 信号与系统实验箱一台。 20MHz双踪示波器一台。 实验原理 ICL8038是单片机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。 ③ 电压跟随器 ⑩ 三角波变正 弦波电路 外接电容 ② 电压比较器A 电压比较器B 触发器 ⑨ 缓冲器 ⑾ -VEE 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UC随时间线性上升,当UC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。 ICL8038管脚功能如图1.2所示。 图1.2 ICL8038管脚图 实验电路如图1.3所示。 图1.3 ICL8038实验电原理图 四、实验内容及步骤 1、按实
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