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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月信号与系统实验指导书实验注意事项 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。信号与系统实验指导书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) sin( )( 0????tAtx 、指数函数信号 t Ke tx ??)( 、抽样函数信号 ttAtx/) (sin )(?、高斯函数信号?/)( t Ke tx ??、方波、三角波、锯齿波, 还包括一些直流信号。三预****练****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 04:三角波信号与系统实验指导书 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)。信号与系统实验指导书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其模型可用微分方程 R VVRdt dV C C?? 1 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****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。图 2-1 一阶连续系统实验电路信号与系统实验指导书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、V 1 =12V ,V 2 =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) K 1 置于 a, K 2 置于 c, 待光点回到起始位置后,将 K 2由 c 扳向 d ,观察并记录零输入响应。( 2) K 1置于 b, K 2置于 d,待光点回到起始位置后,将 K 2由 d拨向 c,观察并记录零状态响应。( 3) K 1置于 a, K 2置于 c ,待光点回到起始位置后,将 K 1由 a拨向 b,观察并记录完全响应。 3、将 V 1与 V 2互换即取 V 1 =5V , V 2 =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、零状态及全响应信号与系统实验指导书波形。 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。信号与系统实验指导书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、