信号与系统分析实验教案(新)

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1、《信号与系统分析》实验教案王土央教学实践部电路中心2009年2月实验一时域分析一.实验目的1.研究动态网络的阶跃信号、冲激信号、阶跃响应、冲激响应及两者之间的关系，用示波器观测其波形。2.验证卷积积分法。二.教学重点和难点1.重点：了解理想信号、阶跃信号和冲激信号，在实验过程中一般用方波信号和窄脉冲代替冲激信号。2.难点：示波器、信号源和实验箱的使用方法。三.参考资料1．《信号与系统》，作者：奥本海姆等；2．《信号与系统》，作者：王应生等；3．《信号与系统实验•设计•仿真》，作者：严俊等；四.教学过程1.讲解实验原理2.介绍各实验仪器3.讲解实验内容与步骤4.实验报告

2、要求5.布置思考题五.实验原理1.冲激信号是阶跃信号的微分2.冲激响应也是阶跃响应的微分3.某一信号通过一线性系统后的响应为。六.实验设备1.双踪示波器SS7802一台2.函数信号发生器EE1643一台1.信号系统实验箱TPE-SS6一台二.实验内容与步骤（一）观察冲激信号与阶跃信号之间的关系1.按图1－3－1在实验箱上连接好线路。2.输入端输入的方波信号。3.示波器测量输入、输出波形，记录波形，并将其分别与阶跃信号和冲激信号相比较（参见图1－3－2）。图1－3－1微分电路图1－3－2阶跃信号与冲激信号提醒学生注意：1.熟悉信号实验箱，信号源，示波器等仪器的使用方法。

3、2．了解理想信号阶跃信号，冲激信号在实验室一般用方波信号和窄脉冲来替代。（二）观察阶跃响应与冲激响应之间的关系（激励为阶跃信号的响应为阶跃响应，激励为冲激信号的响应为冲激响应。）1．先获得阶跃响应2．再观察冲激响应3．观察阶跃响应与冲激响应之间的关系。强调：两波形的上半部分完全一致（下半部分是由于方波的下跳沿所引起，即非理想阶跃信号所致）。图1－3－5冲激响应图1－3－6实验电路图1－3－7阶跃响应的微分注意：该图与实际的图有区别，要求学生不要照抄。（一）验证卷积积分法1.按图1－3－3在实验箱上连接好线路，在输入端输入方波信号，为方波，，。2.用示波器观察并记录输入

4、信号波形，输出信号波形。3.将波形与计算结果的图形进行比较。验证卷积积分法。注意：要求学生一定要将实测图画出，课后与理论计算的图进行比较，进一步理解信号卷积的概念和意义。一.实验报告要求1.整理实验结果。1.画出实验各步骤的波形图（时间轴对应）。2.将卷积积分法的验证方法和过程整理记录下来。一.思考题1．解释实验波形与理想（冲激、阶跃）波形有差异的原因。2．如何计算？十．下次实验内容的预习要求（信号的分解与合成实验）：1．学会用软件Multisim。特别要了解电路的连接方法;示波器，信号源等仪器的使用方法，周期，幅度的测量方法。2．按指导书中的电路设计举例和实验要求设

5、计好电路。3．按设计性实验报告要求，写好预习报告。实验二信号的分解与合成一.实验目的1.观察信号波形的分解与合成，加深对信号频谱的理解。2.学会用软件Multisim进行信号的分解和合成。二.教学重点和难点1.重点：学会设计电路，对不同频率的方波信号进行分解与合成。2.难点：电路参数的设计，示波器读取波形的幅值、周期。三.实验原理任何电信号都可由不同频率、不同幅度和不同初相的正弦信号叠加而成。对于周期性信号，其各次谐波的频率为基波频率的整数倍，而非周期性信号则包含有从零到无穷大的所有频率分量，每个分量的幅度都趋向无限小，但其相对大小是不同的。当为一周期性方波（幅度为）

6、，其傅立叶级数展开为四.实验仪器与设备1.微机一台2.软件Multisim一套五.实验内容与步骤1．将30KHz的方波信号分解出一、三、五次谐波；首先在电子工作台上画出待分析的电路（参考下图）。图1－3－8信号分解与合成的电路函数信号发生器的设置：波形选择：方波频率：30KHz占空比：50%信号幅度：1V再用示波器分别观测方波信号波形，一、三、五次谐波波形，合成波波形，测量周期，幅度。1．画出各实验步骤的波形图（时间轴对应），标明周期，幅度。实验注意:(1)电路连接的节点问题。（2）示波器的连接点。（3）周期，幅度的测量方法。图1－3－9方波的分解与合成一.实验报告要

7、求1.整理实验结果。2.画出各实验步骤的波形图（时间轴对应），测量周期，幅度。二.思考题比较输入方波和合成波，说明异同。实验三信号的频谱分析一．实验目的1．观测周期矩形脉冲的频谱特性；2．掌握对信号振幅频谱的顺序分析法——外差法；二．实验原理外差法的原理框图如图1－3－10所示。图1－3－10外差法原理图1.为被测的方波脉冲信号，信号中包含着各次谐波分量。（图1－3－11）2.为本振频率。为保证两者混频后的差频等于混频器输出回路的谐振频率()，则的取值应为各谐波分量的频率加，满足。例如，基波频率为，则对应的应为；二次谐波频率为，则应为，……。直至被测