信号与系统实验.doc

信号与系统实验讲义
雷明东编
重庆文理学院
电子电气学院
2014年10月
实验注意事项
1、不准迟到早退,开始做实验前需要签字;
2、在离开实验室前,要整理好实验设备、桌椅、收拾好垃圾后,待老师检查完毕,方可离开实验室;
3、做实验期间不准大声喧哗,如有问题需举手示意;
4、不准在无老师授权的情况下随意拆卸实验设备;
5、在每次做新实验前,需交前个实验的实验报告。
实验一常用信号的分类和观察
一实验目的:
1、观察和了解常见信号的波形和特点。
2、理解相关信号参数的作用和意义。
3、掌握信号的FFT变换。
3、熟练掌握示波器的使用。
二实验原理:
描述信号的基本方法是写出它的数学表达式,此表达式是时间的函数,绘出函数的图像称为信号的波形。
对于各种信号,可以从不同的角度分类。如分成确定性信号与随机信号;周期信号与非周期信号;连续时间信号与离散时间信号等。
常见信号除了包括正弦波、指数函数信号、抽样函数信号、高斯函数信号、方波、三角波、锯齿波,还包括一些直流信号。
三预****练****br/>1、预****有关信号的分类和描述。
2、理解信号的函数表达式和相关参数的意义。
四实验内容及步骤:
1、根据实验箱上函数信号发生器模块的提示选择相应的信号波形代码。
01:正弦波
02:方波
03:锯齿波
04:三角波
05:阶梯波
06:衰减指数信号
07:高斯函数信号
08:抽样函数信号
09:抽样脉冲
10:调幅信号
11:扫频信号
2、用示波器测量信号,读取信号的幅度和频率,并用坐标纸记录信号波形;
在信号与系统实验箱上的电源模块用电压表(或万用表)与示波器来观测电源信号的特点,并测量电源的幅度。
3、在示波器上观测扫频信号的波形特征,大致画出扫频信号的波形。
4、利用示波器中的FFT函数,来观看信号的FFT变换形式。
5、用频谱分析仪观测各个信号的频谱(选做)。
五实验仪器:
1、信号系统实验箱(函数信号发生器模块)
2、双踪示波器
六实验报告内容:
1、根据实验测量所得数据,绘制各个信号的波形图。
2、绘制各个波形的FFT变换波形。
3、写出相应的函数表达式与频域变换表达式。
4、用示波器直流档观测函数信号的波形特点,并说明原因(提示:本函数发生器所产生的信号均由单片机AT89C51产生)。
实验二系统的零输入响应、零状态响应分析
一实验目的:
1、用示波器观察一阶RC电路的零输入响应、零状态响应。
2、理解并掌握一阶电路零输入响应、零状态响应的物理意义以及与其他类型响应,诸如全响应、单位阶跃响应、单位冲击响应之间的关系。
二实验原理:
一阶连续时间系统如图所示
图2-1 一阶连续系统实验电路

其模型可用微分方程
表示
微分方程的解反映了该系统的响应,根据微分方程既可以求出零输入响应、零状态响应,又可求出全响应。
三预****练****br/>课前认真阅读教材中微分方程模型的零输入响应,零状态响应的求解过程,并深刻体会。并分析全响应与零输入响应、零状态响应以及单位阶跃响应、单位冲击响应之间的关系。
四实验内容及步骤与内容:
1、在扩展模块如图搭接线路
图2-2 一阶电路响应实验电路
2、V1=12V,V2=5V,各电阻电容参数值如图(电容取47uF为基准值,可以适当往小调节)。
(1) K1置于a,K2置于c,待光点回到起始位置后,将K2由c扳向d,观察并记录零输入响应。
(2) K1置于b,K2置于d,待光点回到起始位置后,将K2由d拨向c,观察并记录零状态响应。
(3) K1置于a,K2置于c,待光点回到起始位置后,将K1由a拨向b,观察并记录完全响应。
3、将V1与V2互换即取V1=5V,V2=12V,重复上述步骤。
4、适当改变电阻与电容参数值,重新观测,并记录所观测到的情况。
5、将交流电源作为信源信号,重做该实验。
五实验仪器:
1、信号与系统实验箱(扩展模块、电源模块)
2、示波器
六实验报告内容:
1、在同一坐标下记录实验内容及步骤2观察到的零输入、零状态及全响应波形。
2、分析实验结果,说明实际波形与理论分析波形差异的原因。
3、将步骤4与步骤2的结果相对比。简述值R*C(即时间常数)变化对各响应的影响。
实验三信号的分解与合成
一实验目的:
1、观察周期方波信号的分解,并与实际计算结果相比较,得出自己的结论。
2、在本实验的基础上,熟悉周期方波信号合成与分解的原理和特点。
二实验原理:
任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。对周期信号由它的傅里叶级数展开式
(为基波频率)
可知,各次谐波为基波频率的整数倍。而非周期信号包含了从零到无穷