電子科技大學(xué)信號與系統(tǒng)硬件實驗

1、電子科技大學(xué)信號與系統(tǒng)-硬件實驗實驗一 連續(xù)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性測量1、 實驗項目名稱：連續(xù)系統(tǒng)的幅頻特性測量2、 實驗?zāi)康呐c任務(wù)： 目的：使學(xué)生對系統(tǒng)的頻率特性有深入了解。任務(wù)：記錄不同頻率正弦波通過低通、帶通濾波器的響應(yīng)波形，測量其幅度，擬合出頻率響應(yīng)的幅度特性；分析兩個濾波器的截止頻率。三、實驗原理：正弦波信號輸入連續(xù)lti系統(tǒng)，輸出仍為正弦波信號。 圖3.3-1信號輸入連續(xù)lti系統(tǒng)圖3.3-1中，)通過測量輸入、輸出的正弦波信號幅度，計算輸入、輸出的正弦波信號幅度比值，可以得到系統(tǒng)的幅頻特性在處的測量值。改變可以測出不同頻率處的系統(tǒng)幅頻特性。四、實驗內(nèi)容打開pc機端軟件ssp.exe，

2、在下拉菜單“實驗選擇”中選擇“實驗三”；使用串口電纜連接計算機串口和實驗箱串口，打開實驗箱電源。實驗內(nèi)容（一）、低通濾波器的幅頻特性測量實驗步驟：1、 信號選擇：按實驗箱鍵盤“3”選擇“正弦波”，再按“”或“”依次選擇表3.1中一個頻率。2、 連接接口區(qū)的“輸入信號1”和“輸出信號”，如圖3.3-2所示。點擊ssp軟件界面上的按鈕，觀察輸入正弦波。將正弦波頻率值和幅度值(vpp/2, vpp為峰-峰值)記錄于表3.3-1。圖3.3-2 觀察輸入正弦波的連線示意圖3、 按圖3.3-3的模塊連線示意圖連接各模塊。圖3.3-3 實驗三實驗內(nèi)容（一）模塊連線示意圖4、 點擊ssp軟件界面上的按鈕，觀察

3、輸入正弦波通過連續(xù)系統(tǒng)的響應(yīng)波形；適當(dāng)調(diào)整x、y軸的分辨率可得到如圖3.3-4所示的實驗結(jié)果。將輸出正弦波的幅度值(vpp/2, vpp為峰-峰值)記錄于表3.3-1。5、 重復(fù)步驟14，依次改變正弦波的頻率，記錄輸入正弦波的幅度值和響應(yīng)波形的幅度值于表3.3-1。表3.3-1頻率（khz）0.10.20.61.01.41.82.22.63.03.43.84.24.65.0輸入幅度（v）2.070312.070312.031252.035162.070312.074222.050782.050782.050782.06252.042972.011722.066412.07031輸出幅度（v）1

4、.894531.878911.847661.839841.835941.796881.718751.601561.476561.328131.113280.9960940.8984380.800781輸出/輸入幅度比值h0.915090.907550.909620.904030.886790.866290.838100.781050.719990.64390.544930.495140.434780.38679實驗一實驗內(nèi)容（二）、帶通濾波器的幅頻特性測量實驗步驟：重復(fù)實驗內(nèi)容（一）的實驗步驟15。注意在第3步按圖3.3-5的模塊連線示意圖連接各模塊。圖3.3-5 實驗三實驗內(nèi)容（二）模塊連線

5、示意圖將輸入正弦波頻率值、幅度值和響應(yīng)波形的幅度值記錄于表3.3-2。頻率（khz）0.10.20.61.01.41.82.22.63.03.43.84.24.65.0輸入幅度（v）2.070312.070312.031252.035162.070312.074222.050782.050782.050782.06252.042972.011722.066412.07031輸出幅度（v）0429688046875100781208203222266920390618593816718815234413338411054709804690878906078125輸出/輸入幅度比值h0.20755

6、0.226410.496151.023031.073590.983040.906670.815240.742850.646710.541110.487380.425330.37736表3.3-2思考問題：（1） 將表3.3-1、3.3-2的輸出/輸入的幅度比值h數(shù)據(jù)用橫座標(biāo)（頻率）、縱座標(biāo)（幅度比值h）描繪出來，可以擬合出兩條光滑曲線，它們說明兩個系統(tǒng)的幅頻特性有何不同之處？ 根據(jù)表3.3-1數(shù)據(jù)做出的圖 x=0.1, 0.2, 0.6, 1.0, 1.4, 1.8, 2.2, 2.6, 3.0, 3.4, 3.8, 4.2, 4.6, 5.0; y=0.91509,0.90755,0.909

7、62,0.90403,0.88679,0.86629,0.83810,0.78105,0.71999,0.6439,0.54493,0.49514,0.43478,0.38679; plot(x,y); 根據(jù)表3.3-2數(shù)據(jù)做出的圖 x=0.1, 0.2, 0.6, 1.0, 1.4, 1.8, 2.2, 2.6, 3.0, 3.4, 3.8, 4.2, 4.6, 5.0; y=0.20755,0.22641,0.49615,1.02303,1.07359,0.98304,0.90667,0.81524,0.74 285,0.64671,0.54111,0.48738,0.42533,0.37

8、73; plot(x,y) 系統(tǒng)1的幅度之比隨著頻率的增大而減??；系統(tǒng)二的幅度之比隨著頻率的增大有一個從增大到減小的過程，大致是隨頻率從0.2khz到1.5khz是增大，1.5khz到5khz是減小。（2） 為什么實驗內(nèi)容（二）中，低通濾波器與高通濾波器串聯(lián)會得到帶通濾波器？ 當(dāng)滿足“高通濾波器的截止頻率”低于“低通濾波器的截止頻率”時，信號先通過低通濾波器，再接著通過高通濾波器。這樣就可以構(gòu)成一個帶通濾波器。五、項目需用儀器設(shè)備名稱：數(shù)字信號處理實驗箱、信號與系統(tǒng)實驗板的低通濾波器模塊u11、高通濾波器模塊u21、pc機端信號與系統(tǒng)實驗軟件、5v電源 六、所需主要元器件及耗材：連接線、計算機

9、串口連接線實驗內(nèi)容（二）帶通濾波器的幅頻特性測（注：下面實驗步驟中的波形已替換成我做實驗時的波形）一、實驗項目名稱：連續(xù)信號的采樣和恢復(fù)二、實驗?zāi)康呐c任務(wù)目的：1、使學(xué)生通過采樣保持電路理解采樣原理。2、 使學(xué)生理解采樣信號的恢復(fù)。任務(wù)：記錄觀察到的波形與頻譜；從理論上分析實驗中信號的采樣保持與恢復(fù)的波形與頻譜，并與觀察結(jié)果比較。三、實驗原理： 實際采樣和恢復(fù)系統(tǒng)如圖3.6-1所示?？梢宰C明，奈奎斯特采樣定理仍然成立。圖3.6-1 實際采樣和恢復(fù)系統(tǒng)采樣脈沖：其中，。采樣后的信號：當(dāng)采樣頻率大于信號最高頻率兩倍，可以用低通濾波器由采樣后的信號恢復(fù)原始信號。四、實驗內(nèi)容打開pc機端軟件ssp.e

10、xe，在下拉菜單“實驗選擇”中選擇“實驗六”；使用串口電纜連接計算機串口和實驗箱串口，打開實驗箱電源。實驗內(nèi)容（一）、采樣定理驗證實驗步驟：1、連接接口區(qū)的“輸入信號1”和“輸出信號”，如圖3.6-2所示。圖3.6-2 觀察原始信號的連線示意圖2、信號選擇：按“3”選擇“正弦波”，再按“”或“”設(shè)置正弦波頻率為“2.6khz”。 按“f4”鍵把采樣脈沖設(shè)為10khz。圖3.6-3 2.6khz正弦波（原始波形） 3、點擊ssp軟件界面上的按鈕，觀察原始正弦波，如圖3.6-3所示。4、按圖3.6-4的模塊連線示意圖連接各模塊。圖3.6-4觀察采樣波形的模塊連線示意圖5、點擊ssp軟件界面上的按鈕

11、，觀察采樣后的波形，如圖3.6-5所示。圖3.6-5 10khz采樣的輸出信號6、 用截止頻率為3khz的低通濾波器u1恢復(fù)采樣后的信號。按圖3.6-6的模塊連線示意圖連接各模塊。圖3.6-6觀察恢復(fù)波形的模塊連線示意圖7、點擊ssp軟件界面上的按鈕，觀察恢復(fù)后的波形，如圖3.6-7所示。圖3.6-7 用3khz低通濾波器恢復(fù)波形實驗內(nèi)容（二）、采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗證實驗步驟：重復(fù)實驗內(nèi)容（一）的實驗步驟17；注意在第2步中正弦波的頻率仍設(shè)為“2.6khz”后，按“f4”鍵把采樣脈沖頻率設(shè)為“5khz”；在第6步中用3khz的恢復(fù)濾波器（u11）?？梢杂^察到如圖3.6-83.6-10所示的波形。圖3.6-8 2.6khz正弦波（原始波形）圖3.6-9 5khz采樣的輸出信號圖3.6-l0 用3khz低通濾波器恢復(fù)波形思考問題： （1）畫出實驗內(nèi)容（一）的原理方框圖和各信號頻譜，說明為什么實驗內(nèi)容（一）的輸出信號恢復(fù)了輸入信號？ 各信號頻譜在上面，其中xp(t)為采樣后信號，x0(t)是恢復(fù)后的信號。實驗一之所能夠恢復(fù)出信號，是因為滿足采樣定理，采樣頻率10khz5.5khz。（2） 畫出實驗內(nèi)容（二）的方框圖，解釋與實驗內(nèi)容（一）有何不同之處？ 不同之處是采樣頻率由10khz減小到5khz，而5khz不滿足采樣定理，所以會產(chǎn)生波形交叉，不能恢復(fù)出波形。 （3）