信號與系統(tǒng)實驗講義

1、第一章 功能模塊操作說明實驗一 函數(shù)信號發(fā)生器實驗一、實驗步驟1、接上電源線，按下船形開關(guān)、電源開關(guān)及該模塊電源開關(guān)S1201、S1202，使其“輸出”為方波，通過調(diào)整“占空比調(diào)節(jié)”電位器，使方波的占空比達到50%（當MAX038的第7腳DADJ電壓為0V時，方波的占空比為50%）。JD1JD5的各個跳線用于選擇不同的頻段?！安ㄐ芜x擇”的開關(guān)K1201和K1202用于選擇“方波”、“三角波”、“正弦波”。當K1201和K1202撥到左邊時，輸出方波；當K1201和K1202撥到右邊時，輸出正弦波；當K1201撥到右邊,K1202撥到左邊時,輸出三角波;當輸出三角波的時候AI上的短路塊要去掉?！?/p>

2、頻率調(diào)節(jié)”的電位器可調(diào)節(jié)頻率，“幅度調(diào)節(jié)”的電位器可調(diào)節(jié)幅度。2、保持方波的占空比為50%不變，“波形選擇”開關(guān)選擇“正弦波”，觀察波形。3、改變外接電容C的值(這里通過“JD1JD5”的跳線選擇不同的頻段)，觀測輸出波形，由于外接電容C的值分別為470pF、1.5nF、15nF、0.22uF、2.2uF，輸出信號頻率的比例大約為： ： ：:。4、調(diào)節(jié)電位器“占空比調(diào)節(jié)”，可以觀察到方波信號的占空比發(fā)生變化，正弦信號則發(fā)生的變化為波峰和波谷位置偏移，三角信號的峰值和峰谷同樣發(fā)生偏移。5、調(diào)節(jié)“頻率調(diào)節(jié)”旋扭，可以觀察到低頻極限值為22Hz，高頻極限值為1.2MHz，調(diào)節(jié)“幅度調(diào)節(jié)”電位器，正弦

3、波的最大幅度為20V，三角波的最大幅度為20V，方波的最大幅度為20V。由于MAX038內(nèi)部的非線性轉(zhuǎn)換使輸出的波形有可能失真。這可以通過在運放LF353 (U1202)的1、2腳間并聯(lián)上電容來解決失真問題（AI對應(yīng)不同的電容值,可解決不同頻段波形失真問題）。在使用過程中,如果選擇正弦波和方波,則可以按照表(1)給出的對應(yīng)關(guān)系接上不同的電容來解決失真問題。 注意：要一一對應(yīng),否則將會使波形更加失真,如果選擇三角波輸出,則不用連接AI的任何電容,即取下該處跳線。 實驗二 數(shù)字式交流毫伏表實驗一、實驗原理由于平均值轉(zhuǎn)換器的精度不是很高，所以近代高精度DMM很少再采用這種技術(shù)，而代之發(fā)展并廣為采用的

4、是真有效值轉(zhuǎn)換器。真有效值轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓，線形地正比于被測各種波形交流信號的有效值，基本上不受輸入波形失真度的影響。真有效值交直流轉(zhuǎn)換器有熱電式和運算式等幾種形式。我們在此介紹的主要是采用運算式。其運算式方程是一個均方根式： 我們采用的是美國AD公司研制的集成有效值轉(zhuǎn)換器AD637，它是一種按隱含運算式而設(shè)計的AD芯片，精度優(yōu)于0.1%，是當前國際集成真有效值轉(zhuǎn)換器性能較好的一種。AD637由絕對值電路、平方/除法器、低通濾波/放大器和緩沖放大器組成。輸入電壓通過絕對值電路轉(zhuǎn)換成單極性電流I1，加至平方/除法器的一個輸入端，再經(jīng)過低通濾波/放大器，最終在AD637的9腳輸出直流電平。AD

5、637的管腳分布如圖1-2-1所示。 圖1-2-1 AD637的典型接法二、實驗步驟1、把函數(shù)信號發(fā)生器實驗?zāi)K的輸出端接到該實驗?zāi)K的輸入端，并把函數(shù)信號發(fā)生器的波形選擇為正弦波，即通過“波形選擇”開關(guān)選擇正弦波。2、接通電源，并按下函數(shù)信號發(fā)生器模塊電源開關(guān)S1201、S1202和此模塊的電源開關(guān)S1。3、按下20V檔開關(guān),觀察數(shù)碼管上的顯示，并記錄相應(yīng)的數(shù)值，旋轉(zhuǎn)函數(shù)信號發(fā)生器的調(diào)節(jié)幅值的電位器（“幅度調(diào)節(jié)”），觀察數(shù)碼管上數(shù)值的變化。（提示：該實驗?zāi)K中，W101用于參考電壓調(diào)節(jié)，W102、W103、W104分別用于200mV、2V、20V檔的校正，我們已基本校正好，均放在了PCB板的

6、反面。）4、按下不同的檔位開關(guān)，重做上面的步驟，觀察并記錄實驗結(jié)果。（注：200mV檔測量時必須把SK101和SK102同時打到上端，其它檔位測量時，其中之一打到下端或兩者均打在下端。）5、前幾個步驟介紹了交流毫伏表的使用方法，但交流毫伏表的主要用法則不在于此。其詳細用法請參見第二章實驗五“模擬濾波器的分析”中實驗內(nèi)容的描點法。三、思考題解答問：比較測量的值和真實值，分析電壓表各檔的最大誤差。并思考哪些因素影響了其精度？答：影響精度主要有以下幾個部分:1、AD637真有效值的精度，其轉(zhuǎn)換精度為1，這是一個影響較大的因素。2、檔位轉(zhuǎn)換的影響，要把電壓轉(zhuǎn)化為200mV以內(nèi)的信號，由于一些元件的誤差

7、，轉(zhuǎn)換時有一些影響。3、參考電平的影響，7107的參考電平為100mV，要調(diào)到這樣的參考電平，也會有一些影響。實驗三 頻率計實驗一、實驗步驟1、接通頻率計模塊的電源開關(guān)S2。2、將開關(guān)SK201打到“內(nèi)測”一端。3、按下函數(shù)信號發(fā)生器的電源開關(guān)S1201、S1202，使其輸出為方波信號，把開關(guān)SK202打到“幅度調(diào)節(jié)測量”，用示波器觀察測試鉤“幅度調(diào)節(jié)”，觀察其幅度是否超過2V（此時輸入信號的幅度為200mV左右），這樣就可以測量幅度很小的信號，甚至達到毫伏級。然后將開關(guān)SK202打到“幅度調(diào)節(jié)輸入”，頻率計將讀出方波信號的頻率。改變函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率，頻率計的讀數(shù)也將隨之而改變。（注：數(shù)碼

8、管上輸出頻率的單位為HZ。）4、使函數(shù)發(fā)生器輸出正弦波或三角波，重做上述實驗。5、將開關(guān)SK201打到“外測”，即外測頻率檔。6、從外部（如常用信號分類與觀察的“輸出”）引入一信號至本頻率計的外測頻率輸入端，頻率計將讀出此外測信號的頻率。（另注：在做后面的“模擬濾波器的分析”和“信號分解與合成”時均將頻率計作為工具使用，前者用于點頻法，后者則用于觀察輸入信號的頻率。）實驗四 掃頻源實驗一、實驗步驟1、按下常用信號分類與觀察模塊的電源開關(guān)S5，并將單片機選中鋸齒波輸出狀態(tài)。2、按下掃頻源模塊的電源開關(guān)S1101、S1102。3、將選擇信號源與掃頻源的開關(guān)打到掃頻源端。（注意：此掃頻源還可以作為信

9、號源，只需要將開關(guān)打到信號源端，其操作方法與函數(shù)信號發(fā)生模塊一樣。AI用來改善波形的失真問題）4、用示波器觀察掃頻電壓測試鉤的波形，可以觀察其線性電壓約在0.2V到8V之間（W401和W402用于調(diào)節(jié)鋸齒波的直流電平和線性高度）。5、選中“掃頻段5”，則與之相對應(yīng)的指示燈亮。6、用示波器觀察“掃頻信號”輸出端信號，按“掃速降”或“掃速升”鍵，以選擇掃頻信號的輸出速度，注意掃頻輸出信號的變化。7、按住常用信號分類與觀察模塊中的“鋸齒波”按鍵，可以在“掃頻信號”輸出端觀察到某一時刻的掃頻信號，觀察其是否產(chǎn)生失真，這樣可以清楚的看到整個頻段內(nèi)的掃頻信號。8、調(diào)節(jié)“幅度調(diào)節(jié)”電位器，觀察“掃頻信號”的

10、輸出幅度的變化。9、選中“掃頻段4”，重做上述實驗，觀察掃頻輸出信號有何不同。（注：在更換掃頻段時，前一掃頻段開關(guān)應(yīng)該抬起，即每時每刻只有一個掃頻段開關(guān)按下，此時掃頻輸出的信號才與該頻段相對應(yīng)。）10、按照同樣的方法可觀察不同掃頻段的掃頻信號。（注：“掃頻段5”所輸出波形的頻率最低，反之，“掃頻段1”輸出波形的頻率則最高。且一般來說，選中頻率低的掃頻段時，直接在示波器上才易觀察，頻率高了，普通示波器一般不易直接觀察，但作為濾波器的輸入信號時則很易觀察）11、以上九點只是掃頻源的使用方法，但其主要用途則不僅于此，其詳細用法請參見實驗五“模擬濾波器的分析”的“實驗內(nèi)容”里的掃頻源法。注：掃頻源各掃

11、頻段的頻率范圍大約是： 掃頻段1：110kHz1.2MHz 掃頻段2：36kHz460kHz 掃頻段3：3.6KHz47kHz 掃頻段4：280Hz3.7kHz 掃頻段5：22Hz300Hz參考圖形：第二章 線性系統(tǒng)綜合性實驗實驗一 零輸入零狀態(tài)響應(yīng)實驗一、實驗步驟1、把系統(tǒng)時域與頻域分析模塊插在主板上，用導(dǎo)線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標識，防止接錯）。2、系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)特性觀察(1) 接通主板上的電源，同時按下本模塊的電源開關(guān)S1，將“函數(shù)信號發(fā)生器”模塊中的輸出（將“波形選擇”撥到方波 “頻率調(diào)節(jié)”用于在頻段內(nèi)的頻率調(diào)節(jié)，“脈寬調(diào)節(jié)”用于脈沖寬度的調(diào)節(jié)，可改變以上的參數(shù)進

12、行相關(guān)的操作），通過導(dǎo)線引入到“零輸入零狀態(tài)響應(yīng)”的輸入端。(2) 用示波器的兩個探頭，一個接函數(shù)信號發(fā)生器輸出作同步，一個用于觀察輸出信號的波形，即在低電平時所觀察到的波形即為零輸入響應(yīng)，在高電平所觀察到的波形即為零狀態(tài)響應(yīng)。(3) 改變函數(shù)信號發(fā)生器的“頻率調(diào)節(jié)”電位器，觀察到的是不同系統(tǒng)下的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)。3、系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)特性觀察 （1）觀察的方法與上述相同，不過當脈沖進入高電平階段時，相當于此時加上激勵，即此時零狀態(tài)響應(yīng)應(yīng)在脈沖的高電平進行。（2）改變本實驗的開關(guān)K1的位置，觀察到的是不同系統(tǒng)下的零狀態(tài)響應(yīng)，進行相應(yīng)的比較。 參考波形：（兩種情況，對應(yīng)零輸入和零狀態(tài)表現(xiàn)出的

13、波形） 二、思考題解答問：圖2-1-1所示電路中，根據(jù)實驗提供的實驗元件，計算系統(tǒng)的零狀態(tài)和零輸入過程。 答：若5，輸入信號為，則計算系統(tǒng)的零輸入和零狀態(tài)響應(yīng)，分別為，取其中的時間為：0，并把元件的值帶入，可以計算零輸入和零狀態(tài)的過程，和實驗進行比較。實驗二 信號分解與合成實驗一、思考題解答1、問：考慮實驗中，影響帶通濾波器中心頻點和帶寬的主要因素是什么？答：這里帶通濾波器的中心頻點可用下式表示：，帶寬可用下式表示：，其中電容和的變化直接影響到濾波器的中心頻點和帶寬，所以要得到性能良好的帶通，對元器件的精度要求較高（5），溫度系數(shù)小。2、問：什么是吉布斯現(xiàn)象，它的具體的表現(xiàn)是什么？ 答：吉布斯

14、現(xiàn)象是指，對于具有不連續(xù)點（跳變點）的波形，所取級數(shù)項數(shù)越多，近似波形的方均差雖可減少，但在跳變點處的峰起（上沖）值不能減少，此峰起隨項數(shù)的增多向跳變點靠近，而峰起值趨近與跳變值的9，本實驗中出現(xiàn)的上沖現(xiàn)象就是吉布斯現(xiàn)象。注 ：本次實驗相當于把調(diào)試的工作留給了學生，把這次實驗真正的開設(shè)成理論和實際的結(jié)合，實驗一定要仔細的思考和積極的動手，充分認識相位和幅度在合成起到的作用，如果真正的認識了相位和幅度在合成中的重要意義和影響，那么就清楚的理解了相頻和幅頻失真。實驗三 開關(guān)電容濾波器實驗一、實驗步驟1、把系統(tǒng)時域與頻域分析模塊插在主板上，用導(dǎo)線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標識，防止接

15、錯），并打開此模塊的電源開關(guān)（S1、S2）。2、用示波器觀察H07“CLKR”的輸出方波信號，其頻率約為256kHz。用導(dǎo)線連接H07與H12。3、用示波器觀察H01“2kHz”的波形，為頻率為2 kHz的方波。用導(dǎo)線連接H01“2kHz”與H02“輸入”。4、用示波器觀察測試鉤T01的信號波形，T01為輸入信號經(jīng)過開關(guān)電容濾波器濾波后的信號。如果輸入信號為2kHz的方波，則輸出為2kHz的正弦波。實驗四 抽樣定理實驗一、實驗步驟1、 語音信號的抽樣與恢復(fù)(1) 把系統(tǒng)時域與頻域分析模塊插在主板上，用導(dǎo)線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標識，防止接錯），并打開此模塊的電源開關(guān)（S1、

16、S2）。(2) 把話筒插進V1耳機插進V2(看清標識不要接錯)，用導(dǎo)線將“PCM信號輸出”連接到“PCM信號輸入”,檢查無誤后就可以對著話筒講話了，會在耳機里聽到清楚的聲音。（W01用來調(diào)節(jié)語音信號的放大倍數(shù)，W02用來調(diào)節(jié)聲音的大小）2、點頻抽樣（1）用示波器測試H07“CLKR”的波形，為256kHz的方波，用導(dǎo)線將H07“CLKR”和H12連接起來。（2）用示波器測試H01“2kHz”的輸出波形，為2kHz的方波，用導(dǎo)線連接H01“2kHz”和H02“輸入”。（3）輸入的方波經(jīng)過截止頻率為2kHz的低通濾波器后得到2kHz的正弦波，可以通過測試鉤T01觀察此正弦波。抽樣電路將對此正弦波進

17、行抽樣，然后經(jīng)過還原電路還原出此正弦波。（4）用示波器觀察測試鉤T08“抽樣脈沖序列”的波形。通過按鍵“頻率粗調(diào)”和按鍵“頻率細調(diào)”可以改變抽樣脈沖序列的頻率。抽樣脈沖序列的頻率的最小值為500Hz，最大值為11.5kHz。同樣通過“占空比粗調(diào)”按鍵和“占空比細調(diào)”按鍵可以調(diào)節(jié)抽樣脈沖序列的占空比?！皬?fù)位”按鍵可以使抽樣脈沖序列的頻率復(fù)位為500Hz且占空比最小。通過調(diào)節(jié)抽樣脈沖的頻率可以實現(xiàn)欠采樣、臨界采樣、過采樣。（5）用示波器觀察T02“抽樣信號”的波形。（6）觀察抽樣信號經(jīng)低通濾波器還原后的波形T03。（7）改變抽樣頻率為fs2B和fs2B，觀察抽樣信號（T02)和復(fù)原后的信號（T03

18、)，比較其失真程度。 （當抽樣頻率為2B時，能否還原取決于抽樣點處的相位，若抽樣點處的相位是0、，即抽樣值全為0時就不能還原處原信號。抽樣脈沖序列在調(diào)頻的過程中其相位會發(fā)生變化，故每次實驗時抽樣點處的相位不完全一樣，反復(fù)實驗就能發(fā)現(xiàn)有時不能還原出原信號。）二、思考題解答1、如果抽樣脈沖0,抽樣信號經(jīng)低通后能否復(fù)原f(t)答：事實上,一串0的PAM序列經(jīng)低通后能量趨于0.這樣一個信號很難被復(fù)原成f(t)2、抽樣脈沖的頻率與抽樣恢復(fù)信號有什么關(guān)系。答：抽樣脈沖的頻率越高抽樣信號恢復(fù)的越好。例如：在PCM（脈沖編碼調(diào)制）話路傳輸中，為保證抽樣過程及其恢復(fù)的順利進行，抽樣脈沖的頻率通常選256kHz。

19、實驗五 無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)實驗一、實驗步驟 2、打開函數(shù)信號發(fā)生器的電源開關(guān)，使其輸出一方波信號，頻率為1，峰峰值為，將其接入到此實驗?zāi)K的輸入端，用示波器的兩個探頭觀察，一個接入到輸入端，一個接入到輸出端，以輸入信號作輸出同步進行觀察。 3、觀察輸出信號是否失真，即信號的形狀是否發(fā)生了變化，如果發(fā)生了變化，可以調(diào)節(jié)電位器“失真調(diào)節(jié)”，使輸出與輸入信號的形狀一致，只是信號的幅度發(fā)生了變化（一般變?yōu)樵瓉淼?/2）。4、改變信號源，采用的信號源可以從函數(shù)信號發(fā)生器引入，也可以從常用信號分類與觀察引入各種信號，重復(fù)上述的操作，觀察信號的失真和非失真的情況。參考波形：無失真?zhèn)鬏敒椋海ㄝ斎敕讲ǖ那闆r）失真?zhèn)?/p>

20、輸為：二、思考題解答問：比較無失真系統(tǒng)與理想低通濾波器的幅頻特性和相頻特性。答：理想低通濾波器的幅頻特性和相頻特性分別為：K O 低通濾波器將低于的所有信號予以傳送，而無任何失真，將頻率高于的信號完全衰減，相頻特性是通過原點的直線，也滿足無失真?zhèn)鬏數(shù)囊?。實驗?模擬濾波器實驗一、實驗步驟1、把系統(tǒng)復(fù)域與頻域分析模塊插在主板上，用導(dǎo)線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標識，防止接錯，帶保護電路），并打開此模塊的電源開關(guān)2、掃頻源法（1）分別打開主板上常用信號分類與觀察實驗?zāi)K的電源開關(guān)S5和掃頻源實驗?zāi)K的電源開關(guān)S1101、S1102，將開關(guān)打倒“掃頻源”端，選擇波形為正弦波，并選擇

21、常用信號發(fā)生器輸出波形為鋸齒波。選擇掃頻段3（即按下掃頻段4的開關(guān)）。（2）將掃頻源的輸出端接至無源低通濾波器的輸入口（注：左邊一排從上到下分別是無源低通、高通、帶通、帶阻的輸入口，中間一排從上到下則是有源低通、高通、帶通、帶阻的輸入端；而右邊一排從上到下則是五階切比雪夫有源低通、四階巴特沃斯有源低通、全通網(wǎng)絡(luò)輸入端），把常用信號分類與觀察的“輸出”信號（掃頻電壓）接示波器的X軸，把經(jīng)過低通濾波器和檢波器后的輸出信號接至示波器的Y軸（注：低通濾波器的輸出用一鱷魚夾線與檢波的輸入相連），通過李沙育圖形可觀測到濾波器的幅頻特性。連續(xù)按“掃速降”鍵，直到幅頻特性圖清晰為止。（注意：因掃頻信號為左邊頻

22、率高，右邊頻率低，所以其幅頻特性圖中對應(yīng)的也是頻率左高右低，即與我們平時所見的幅頻特性圖相反。如低通濾波器的通頻帶在X軸的右邊，而高通濾波器的通頻帶則在X軸的左邊。）（3）同樣按此方法測試無源和有源高通、帶通、帶阻濾波器的幅頻特性，同時可以測試五階切比雪夫和四階巴特沃斯低通的幅頻特性（注：無源：高通濾波器可以選擇掃頻段3，帶通濾波器可以選擇選擇掃頻段3，帶阻濾波器可以選擇掃頻段4；有源低通濾波器可以選擇頻段3，高通可以選擇頻段3，帶通可以選擇頻段3，帶阻可以選擇頻段4；五階切比雪夫低通濾波器可以選擇頻段3，四階巴特沃斯低通濾波器可以選擇頻段3,另外我們可用連續(xù)的兩個掃頻段聯(lián)合來觀察，一個用于觀

23、察濾波器高頻部分特性，另一個用于觀察低頻部分特性。各掃頻段的頻率范圍可參考實驗四掃頻源）3、描點法（點頻法）（1）將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出端接至低通濾波器的輸入端，按下函數(shù)信號發(fā)生器實驗?zāi)K的電源開關(guān)S1201、S1202，頻率計實驗?zāi)K的電源開關(guān)S2，選擇函數(shù)信號發(fā)生器輸出為某一較低頻率的正弦信號。（注：在用點頻法測濾波器的幅頻特性時，濾波器輸入信號幅度必須始終保持不變。）（2）用交流毫伏表測試濾波器的輸出口的電平（有效值）。記錄下此時的電平值及頻率并列表。（交流毫伏表的具體用法可參見第一章實驗二。）（3）逐漸增大輸入正弦信號的頻率（“頻率調(diào)節(jié)”電位器為連續(xù)可調(diào)，且為細調(diào)；“頻率選擇”則可選擇

24、不同的頻率段。）記下此時毫伏表數(shù)碼管上的電平值和頻率計數(shù)碼管上的頻率值并填入表中。（4）當電平值開始變?。捶葴p小。選擇高通濾波器時，此時的幅度則會增大）時，此時頻率間隔要取小，以便繪出的幅頻特性圖更加精確。如例1所示：例1：測試RC無源低通濾波器的幅頻特性。圖2-6-8 RC無源低通濾波器 實驗時，必須在保持正弦波信號輸出電壓（U1）不變的情況下，逐漸改變其輸出頻率，用示波器或?qū)嶒炏涮峁┑臄?shù)字電壓表測量RC濾波器輸出端的電壓U2。當改變信號源頻率時，都必須觀測一下U1是否保持穩(wěn)定，數(shù)據(jù)如有改變應(yīng)及時調(diào)整，將測量數(shù)據(jù)記入下表。f (HZ)0=1/RC（rad/s）f0 =0/2（HZ）U1（

25、V）U2（V）例2：測試RC有源低通濾波器的幅頻特性，實驗線路如圖2-6-9所示。 圖2-6-9 RC有源低通濾波器將實驗數(shù)據(jù)記入上述的自擬表格中(其中0為特征頻點,不同濾波器則不同)。以頻率為X軸，以幅度（電平）為Y軸（設(shè)當U1不變時為U，如果是帶通，U為最大的幅度輸出，帶阻，U為最小的幅度輸出，其中Y），繪出其幅頻特性圖。上述電路及電阻、電容在實驗箱上均已裝好，只要接入信號源和交流數(shù)字電壓表即可進行實驗。（5）按上述方法分別測試無源和有源HPF、BPF、BEF的幅頻特性，五階切比雪夫低通(其特征頻點在開始衰減最快的頻率)，四階巴特沃斯低通。列表并記錄之，并最終繪制其幅頻特性圖。實驗步驟、數(shù)

26、據(jù)記錄表格及實驗內(nèi)容，自行擬定。（6）研究各濾波器對方波信號或其它非正弦信號輸入的響應(yīng)（選做，實驗步驟自擬）。4、全通網(wǎng)絡(luò)（1）使函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生一正弦信號（峰峰值為5V，頻率為500Hz），接入此實驗的輸入端，用示波器的兩個探頭進行測試，一個接輸入端，另一個接輸出端，用李沙育圖進行觀察。（2）保持信號的幅度不變，改變輸入信號的頻率（以100Hz為步進），可以觀察到李沙育圖從橢圓變成圓，最后又變成圓，其中變成圓的時候，則輸入輸出的信號相位相差，同時可以看到系統(tǒng)并未對信號進行衰減。 （3）用兩個探頭做同步，一個接輸入，一個接輸出，兩個信號同時觀察，改變輸入信號的頻率，輸入輸出信號的幅度不變。二

27、、思考題解答問：濾波器特性測試為什么一般采用正弦信號？ 答：1、定性分析：正弦信號為單頻點的信號，可以很容易分析系統(tǒng)的頻響特性。2、 定量分析：設(shè)正弦激勵源為，有，系統(tǒng)傳遞函數(shù)為，且有，則其系統(tǒng)的響應(yīng)為，可得到時域系統(tǒng)的響應(yīng)為，在頻率為的正弦信號的激勵作用下，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)仍為同頻率的正弦信號，但幅度乘以系數(shù)，相位移動，和由系統(tǒng)在處的取值所決定的，即。注 ：本次實驗內(nèi)容較多，根據(jù)情況可分兩次進行。實驗七 二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬實驗一、實驗步驟1、把二階系統(tǒng)分析模塊插在主板上，用導(dǎo)線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標識，防止接錯，帶保護電路），并打開此模塊的電源開關(guān)。2、打開函數(shù)信號發(fā)生器

28、實驗?zāi)K的電源開關(guān)。3、將函數(shù)發(fā)生器輸出波形選擇為方波（選擇25HZ50HZ頻率，幅度為5V左右的方波），并將產(chǎn)生的方波接入該模塊的輸入端，用示波器觀察各測試點的波形，并記錄之。（注意：方波的頻率及幅度不能過高，否則各波形將嚴重失真。）4、調(diào)節(jié)兩個電位器“系數(shù)調(diào)節(jié)”，以及輸入信號頻率，觀察該模塊各測試點輸出波形有何變化。參考波形：（a1為輸入信號，a2為Vh，a3為Vb，a4為Vt）二、實驗報告繪出所觀察到的各種模擬階躍響應(yīng)的波形，將其中所得到的時域波形與計算微分方程結(jié)果相比較。二階系統(tǒng)的時域解（這里著重研究無零點二階系統(tǒng)）：（1）設(shè)系統(tǒng)函數(shù)用下式表示可與實驗中的方程進行對比，下面分析系統(tǒng)的階

29、躍響應(yīng)，即當時，即欠阻尼系統(tǒng)則有：有，其中為無阻尼自然頻率，為阻尼振蕩曲線。所以在欠阻尼系統(tǒng)的階躍響應(yīng)應(yīng)為一指數(shù)衰減信號，和實驗的階躍響應(yīng)信號進行比較。當，即臨界阻尼，階躍響應(yīng)為：和實驗的階躍響應(yīng)信號進行比較，它是一指數(shù)單調(diào)上升的曲線。當時，即過阻尼系統(tǒng)，則其階躍響應(yīng)為：和實驗的階躍響應(yīng)信號進行比較，它是一緩慢單調(diào)上升的曲線。 2、歸納和總結(jié)用基本運算單元求解系統(tǒng)時域響應(yīng)的要點。實驗八 二階系統(tǒng)（RLC）特性測量實驗一、實驗步驟1、把二階系統(tǒng)分析模塊插在主板上，用導(dǎo)線接通此模塊“電源接入”和主板上的電源（看清標識，防止接錯，帶保護電路），并打開此模塊的電源開關(guān)。2、二階網(wǎng)絡(luò)單位階躍響應(yīng)測量：函

30、數(shù)信號發(fā)生器模塊產(chǎn)生一頻率為1KHz，峰峰值為5V左右的方波信號，將方波信號加入到此實驗?zāi)K的“輸入”端。用示波器測量二階網(wǎng)絡(luò)的單位階躍響應(yīng)，改變系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，可以觀察不同阻尼情況下的階躍響應(yīng)。與圖2-8-2進行比較（實驗結(jié)果參考第二章實驗六二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的模擬的試驗報告說明）。觀察到的階躍響應(yīng)，參考第三章的實驗一，一、二階系統(tǒng)的特性測試中二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。3、二階網(wǎng)絡(luò)波特圖的測量幅頻特性的測量：（1）首先用函數(shù)信號發(fā)生器模塊的頻率選擇在合適頻段，“頻率調(diào)節(jié)”選擇最小頻率（約為1KHz），使其產(chǎn)生一峰峰值為5V左右的正弦信號，加入到此實驗?zāi)K的插孔“輸入”端。（2）用示波器測量“輸出”，觀察二階網(wǎng)絡(luò)的輸出信號。（3）然后不斷增加信號源的輸出頻率（以二倍頻為一步進，即2K、4K、6K），并保持其輸出幅度不變，測量相應(yīng)