实验二 连续系统频域分析（硬件实验）(2)

f (t) t ③

图2-10 基波与三次和五次谐波叠加后的波形（理论波形）

将方波分解所得到的基波、三次谐波和五次谐波分量分别送入加法器信号输入端Harm1、Harm2和Harm3进行合成，用示波器观察加法器SQU_OUT的输出波形并记录，所得合成波形是否与图2-10所示理论合成波形相同，若有差异，请说明原因。

3） 改变“波形选择”跳线引脚组合，使信号源单元产生VPP＝3V、f0＝1KHz的三角波，重复上述

实验步骤，观察三角波信号的各次谐波波形与合成波形，记录所得的各谐波波形及各谐波的频率。

2、信号的取样与恢复

本部分实验使用同步信号源模块和信号取样与恢复模块

1） 熟悉信号取样与恢复电路的工作原理。接好电源线，将信号的取样与恢复模块和同步信号源

模块插入信号系统实验平台插槽中，打开实验箱电源开关，通电检查模块灯亮，实验箱开始正常工作。

2） 调节同步信号源模块，从1K Sin OUT端输出峰值为5V左右（调节1K Sin Gain旋钮可改变

其幅度）、频率为1kHz的正弦波，接入信号取样与恢复模块的S_IN端，作为待取样的输入信号；同时，从同步信号源模块的PULSE1 OUT或者PULSE2 OUT端输出频率为8kHz（通过对应的跳线选择）、占空比约为50%（通过调节相应的占空比旋钮）的方波，接入信号取样与恢复模块的SQU_IN端，作为取样脉冲序列。用示波器分别观察取样信号输出点PAM_OUT和恢复后的信号输出点S_OUT的波形并将实验波形和数据记录下来。 3） 改用多种不同的取样脉冲序列频率（如采用2kHz、16kHz、32kHz等等），重复实验步骤2，

比较在不同的取样频率下取样信号与恢复信号波形之间的差异并进行定性分析。 4） 维持S_IN端的输入信号不变，在特定取样脉冲频率（频率自定）条件下，采用不同占空比（如

10%、20%、50%、80%等等）的方波作为取样脉冲序列进行取样。重复实验步骤2，比较在不同的占空比条件下取样信号与恢复信号波形之间的差异并进行定性分析。 5） 调节同步信号源模块，从1K Tri OUT端输出峰值为5V左右（调节1K Tri Gain旋钮可改变其

幅度）、频率为1kHz的三角波，接入信号取样与恢复模块的S_IN端，作为待取样的输入信号，重复上述实验步骤2和3，并将所得到的取样信号与恢复信号的波形与输入信号为正弦波条件下的相应波形进行比较分析。

五、实验数据及结果分析：

1、信号的分解与合成

1）方波信号的分解与合成

Vpp=4V f0＝1kHz，占空比约为50%的方波信号

一次谐波 二次谐波

三次谐波 四次谐波

五次谐波 合成波形

2）VPP＝3V、f0＝1KHz的三角波

一次谐波 二次谐波

三次谐波 四次谐波

五次谐波 合成

结果分析：

1． 分别绘出方波、三角波及其基波和各次谐波的波形、频率和幅度。 答：图见实验数据部分

方波的基波和各次谐波的频率分别为：1kHz、2 kHz、3 kHz、4 kHz和5 kHz

相应的幅度分别为：8/π、0、8/(3π)、0、8/(5π)

三角波的基波和各次谐波的频率分别为：1kHz、2 kHz、3 kHz、4 kHz和5 kHz

相应的幅度分别为：12/π2、0、12/(9π2)、0、12/(25π2)

2． 分别绘出方波和三角波基波、三次谐波、五次谐波及合成的波形在同一坐标平面的图形。 答：图见实验数据部分

失真分析：

在理想情况下，偶次谐波应该无输出信号，始终为零电平，但实验中所输入方波的占空比很难控制在50%，且方波有少量失真以及滤波器本身滤波特性的局限性都会使得偶次谐波分量不能达到理想零的情况；

奇次谐波则具有良好的幅度收敛性，且奇次谐波中一、三、五次谐波的幅度比接近于为1：1/3：1/5，频率比接近于1:3:5。由于仅对一三五次谐波分量进行合成，而方波信号的最高频率分量为无穷大，所以合成波形中缺少很多频率谐波，故而导致频率失真，且分解出的奇次谐波的相位不同，使得合成后的波形产生相位失真，所以实际波形与理论波形有较大差别。 3． 总结方波、三角波所含频谱成分的差异。

答：若取相同幅度的方波和三角波进行分解，则方波与三角波的基波和各次谐波的幅度有差异。在相位上，从三次谐波开始每间隔四个谐波，方波与三角波对应的谐波相位相差半个周期。 2、信号的取样与恢复 正弦波：

1）取样信号：峰值为5V左右、频率为1kHz的正弦波 取样脉冲序列：8kHz、占空比约为50%的方波

8khz方波 8khz取样信号 8khz恢复 2）改用多种不同的取样脉冲序列频率

①取样脉冲序列：16kHz、占空比约为50%的方波

16khz方波 16khz取样输出 16khz恢复

②取样脉冲序列：32kHz、占空比约为50%的方波

32khz方波 32 kHz取样 32 kHz恢复 ③取样脉冲序列：2kHz、占空比约为17%的方波

2 kHz 1/6占空比方波 2 kHz 取样 2 kHz恢复

3）改用多种不同的占空比取样脉冲序列（取8kHz方波） ①占空比10%

8 kHz 10%方波输入 8kHz 10%取样 8kHz 10% 恢复 ②占空比20%

8kHz 20%方波输入 8kHz20% 取样 8kHz 20%恢复

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库实验二 连续系统频域分析（硬件实验）(2)在线全文阅读。