信号与系统实验指导书.doc

武汉凌特电子技术有限公司 信号与系统综合实验指导书 第 PAGE 42 页 共 128 页 实验一 常用信号分类与观察 一、实验目的 1、观察常用信号的波形，了解其特点及产生方法。 2、学会用示波器测量常用波形的基本参数，了解信号及信号的特性。 二、实验内容 1、了解几种常用典型信号的解析式及时域波形。 2、观察这些信号的波形，思考可以从那几个角度观察分析这些信号的参数。 三、实验仪器 1、信号与系统实验箱一台（主板）。 2、20MHz双踪示波器一台。 四、实验原理 对于一个系统特性的研究，其中重要的一个方面是研究它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。因而对信号的研究是对系统研究的出发点，是对系统特性观察的基本手段与方法。在本实验中，将对常用信号和特性进行分析、研究。 信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进行研究，自变量为时间。常用信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。 1、指数信号：指数信号可表示为。对于不同的取值，其波形表现为不同的形式，如图1-1所示： 图1-1 指数信号 2、指数衰减正弦信号：其表达式为， 其波形如图1-2所示： 图1-2 指数衰减正弦信号 3、抽样信号：其表达式为：。是一个偶函数，=±π,±2π,…,±nπ时，函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如图1-3所示： 图1-3 抽样信号 4、钟形信号（高斯函数）：其表达式为：，其信号如图1-4所示： 图1-4钟形信号 5、脉冲信号：其表达式为，其中为单位阶跃函数。 6、方波信号：信号周期为，前期间信号为正电平信号，后期间信号为负电平信号。 五、实验步骤 常规信号是由DSP产生，并经过D/A后输出，按以下步骤，分别观察各信号。 预备工作：将开关S401——S408置为OFF（on为闭合，off为断开）。将拨号开关SW601置为“0001”（开关拨上为1，拨下为0）, 1、用示波器观测指数信号波形，并分析其所对应的参数。具体步骤如下： （1）S408拨为“ON”,其他开关拨为“OFF”，用示波器在TP401观察输出的指数信号,并分析其对应的频率、参数。 （2）S407拨为“ON”，其他开关拨为“OFF”。观察指数信号波形的变化，分析原因。 2、指数衰减正弦信号观察（正频率信号）。具体步骤如下： （1）S406拨为“ON”， 其他开关拨为“OFF”。用示波器在TP401观察输出的指数衰减正弦信号。 （2）S405拨为“ON”，其他开关拨为“OFF”。注意波形的变化情况，分析原因。 3、抽样信号的观察。具体操作如下： （1）S404拨为“ON”，其他开关拨为“OFF”。用示波器在TP401处观察输出的抽样信号。 4、钟形信号的观察： （1）S403拨为“ON”，其他开关拨为“OFF”。用示波器在TP401观察输出的钟形信号,观测波形。 六、实验报告要求 用坐标纸画出各波形。 七、实验测试点的说明 1、测试点为：TP401 2、不要闭合S401和S402开关。  实验二 阶跃响应与冲激响应 一、实验目的 观察和测量RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应的波形和有关参数，并研究其电路元件参数变化对响应状态的影响； 掌握有关信号时域的测量分析方法。 二、实验仪器 信号系统实验箱 1台 数字万用表 1台 双踪示波器 1台 三、实验原理 以单位冲激信号作为激励，LTI连续系统产生的零状态响应称为单位冲激响应，简称冲激响应，记为。冲激响应示意图如图2-1： 图2-1冲激响应示意图 以单位阶跃信号作为激励，LTI连续系统产生的零状态响应称为单位阶跃响应，简称阶跃响应，记为 。阶跃响应示意图如图2-2： 图2-2阶跃响应示意图 阶跃激励与阶跃响应的关系简单地表示为： 或者 如图2-3所示为RLC串联电路的阶跃响应与冲激响应实验电路图，其响应有以下三种状态： 1、当电阻R＞2 EQ \R(, EQ \F(L,C) ) 时，称过阻尼状态； 2、当电阻R = 2 EQ \R(, EQ \F(L,C) ) 时，称临界状态； 3、当电阻R＜2 EQ \R(, EQ \F(L,C) ) 时，称欠阻尼状态。 图2-3(a) 阶跃响应电路连接示意图 图2-3(b) 冲激响应电路连接示意图 冲激信号是阶跃信号的导数，即，所以对线性时不变电路冲激响应也是阶跃响应的导数。为了便于用示波器观察响应波形，实验中用周期方波代替阶跃信号。而用周期方波通过微分电路后得到的尖顶脉冲代替