信号与系统实验指导书(DOC)

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1、.....信号与系统实验指导书赵欣、王鹏信息与电气工程学院2006.6.26学习参考.....前言“信号与系统”是无线电技术、自动控制、生物医学电子工程、信号图象处理、空间技术等专业的一门重要的专业基础课，也是国内各院校相应专业的主干课程。当前，科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化，这要求高等院校培养的大学生，既要有坚实的理论基础，又要有严格的工程技术训练，不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才，即要求培养智力高、能力强、素质好的人才

2、。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。在做完每个实验后，请务必写出详细的实验报告，包括实验方法、实验过程与结果、心得和体会等。学习参考.....目录实验一无源和有源滤波器2实验二方波信号的分解2实验三用同时分析法观测方波信号的频谱2实验四二阶网络

3、状态轨迹的显示2实验五二阶网络函数的模拟2实验六抽样定理2附录2学习参考.....实验一无源和有源滤波器一、实验目的1、了解RC无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性。2、对比研究无源和有源滤波器的滤波特性。3、学会列写无源和有源滤波器网络函数的方法。二、基本原理1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些频率(通常是某个频带范围)的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以是由RLC元件或RC元件构成的无源滤波器，也可以是由RC元件和有源器件构成的有源滤波器。2、根据幅频特性所表

4、示的通过或阻止信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)和带阻滤波器(BEF)四种。我们把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻止通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率f，称为截止频率或称转折频率。图1-1中的Aup为通带的电压放大倍数，f0为中心频率，fCL和fCH分别为低端和高端截止频率。AupAup通带阻带阻带通带fCffCf阻带通带阻带通带阻带通带fCLfCHffCLfCHf图1-1各种滤波器的理想幅频特性四种滤波器的实验线路如图1

5、-2所示：学习参考.....（b）有源低通滤波器0.01uF751432——+1K1KU2U150.01uF—+6741(a)无源低通滤波器U20.01uF1K1KU160.01uF751432—+1K1K741U2U10.01uF（d）有源高通滤波器(c)无源高通滤波器1K1K0.01uF0.01uFU2U17+—-10K10K74160.01uF514321K1KU2U110.01uF7+—-（f）有源带通滤波器1K0.01uF1K0.01uFU2U1(e)无源带通滤波器5101K1K60.01uF751432—

6、—+7410.022uFU2U10.01uF4——+（h）有源带阻滤波器1K0.01uF5100.022uF1K0.01uFU2U1(g)无源带阻滤波器图1-2各种滤波器的实验线路图学习参考.....3、滤波器(如图1-3所示)的网络函数H(jω)，又称为传递函数。它全面反映了滤波器的幅频和相频特性。可以通过实验方法来测量滤波器的上述幅频特性A(ω)。+——+——U2U1滤波器图1-3滤波器三、实验内容及步骤1、用扫频电源和示波器(或交流数字电压表)，从总体上先观察各类滤波器的滤波特性。步骤：滤波器的输入口接扫频电源

7、的输出，滤波器的输出口接示波器或交流数字电压表(扫频电源的使用说明见附录)。2、测试无源和有源低通滤波器的幅频特性。例1：测试RC无源低通滤波器的幅频特性。1K1K0.01uF0.01uFU2U1实验线路如图1-4所示。图1-4RC无源低通滤波器实验时，必须在保持正弦波信号输出电压(U1)不变的情况下，逐渐改变其输出频率，用实验箱提供的交流数字电压表(f<200KHz)，测量RC滤波器输出端的电压U2。当改变信号源频率时，都必须观测一下U1是否保持稳定，数据如有改变应及时调整，将测量数据记入下表。学习参考.....f

8、(Hz)ω0=1／RCf0=ω0／2πU1(V)(rad／s)(Hz)U2(V)例2：测试RC有源低通滤器的幅频特性实验线路如图1-5所示。60.01uF51432——+1K1K741U2U10.01uF图1-5RC有源低通滤器取R=1K、C=0.01uF、放大系数K=1。将实验数据记入如上表的自拟表格中。上述电路及电阻、电容在实验箱上均已装好