信号与系统实验指导书(2)

信号与系统实验指导

图2.3 信号与系统实验板模块分布图

本实验系统的主要指标为： 1）信号源：

能够产生四种信号源：窄脉冲信号、方波信号、正弦波信号和锯齿波信号，并且频率能够变化。

窄脉冲信号可选择的频率为：100Hz，200Hz，250Hz，333Hz，500Hz，1KHz； 正弦波信号可选择的频率为：100Hz，200Hz，600Hz，1KHz，1.4KHz，1.8KHz，2.2KHz，2.6KHz，3.0KHz，3.4KHz，3.8KHz，4.2KHz，4.6KHz，5KHz，5.9KHz；

锯齿波信号可选择的频率为：100Hz，200Hz，600Hz，1KHz，1.4KHz，1.8KHz，2.2KHz，2.6KHz，3.0KHz，3.4KHz，3.8KHz，4.2KHz，4.6KHz，5KHz；

方波信号可选择的频率与锯齿波相同，占空比有：12.5%，25%，50%和75%。 2）信号采集：

输出信号：ADC采样率100kHz，精度8-bit。

3）采样信号：提供5KHz与10KHz两种频率的采样脉冲。

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2.2 PC机端信号与系统实验软件介绍

PC机端信号与系统实验软件是SSP.exe, 主要完成波形与频谱显示。操作简便，界面友好，结果直观，具有可视化调整X轴和Y轴的分辨率以及动态光标度数的功能，便于定量观察信号在不同尺度下的精确结果。实验软件的运行界面如图2.4所示。在主菜单栏点击“实验选择”按钮，可以弹出不同实验选项，点击后可进入不同的实验，如图2.5所示。

点击可调整X点击“实验选择”，可进入不同实验 点击可调整Y轴的分辨率 轴的分辨率 定量结果数据显示

图2.4 PC机端信号与系统实验软件界面

图2.5 “实验选择”菜单

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2.3 实验系统快速入门

下面以观察正弦波为例，来说明该系统的操作过程。

1、 启动信号与系统实验仪：

a) 使用串口电缆连接好计算机串口和实验箱的串口，打开实验箱电源； b) 根据液晶显示屏的提示，按任意键进入； c) 按“1”进入“信号与系统实验”； d) 按“3”选择“正弦波”；

e) 按“＋、－”设置正弦波的频率为“1.0kHz”。

2、 运行PC机端软件SSP.EXE，在下拉菜单“实验选择”中选择“实验二”。 3、 用连接线连接“输入信号1”和“输出信号”，如图2.6所示。

接输入信号1输入信号2口区输出信号采样信号备用备用 图2.6 直接观察输入信号的连线示意图

4、 点击PC机端软件SSP.EXE界面上的

按钮，可观察到如图

2.7所示波形（频谱默认以线性尺度显示）。

图2.7 1kHz正弦波（线性谱）

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5、 点击PC机端软件SSP.EXE界面上的按钮，可观察到如图2.8

所示波形（频谱以对数尺度显示）。

图2.8 1kHz正弦波（对数谱）

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第三部分 信号与系统硬件实验

实验项目一：线性时不变系统的脉冲响应

一、实验项目名称：线性时不变系统的窄脉冲响应和宽脉冲响应 二、实验目的和任务：

目的：1、使学生实际的接触和了解信号与系统的时域概念。

2、使学生对线性时不变系统的窄脉冲响应和阶跃响应有深入了解。 任务：记录窄脉冲和宽脉冲信号通过线性时不变系统的响应波形，撰写实

验报告。

三、实验原理：

设一个系统的传递函数为H(S)，输入冲激信号?(t)的响应就是这个系统的冲激响应h(t)，H(S)与h(t)是一对变换，它能表征一个系统的性能。任意一个时间连续信号可以表示成冲激信号的加权和移位之和。

??x(t)??x(?)?(t??)d?

??x(t)通过系统的响应y(t)是系统对加权和移位冲激信号x(?)?(t??)的响应的叠加。x(?)?(t??)的响应为x(?)h(t??)，那么y(t)为：

??y(t)??x(?)h(t??)d??x(t)*h(t)

??x(t)通过系统的响应y(t)就是x(t)与系统冲激响应h(t)的卷积。 低通滤波器U12的原理图如图3.1-1所示。

C14.7nFR151kΩR2150kΩ+-OutputR34.7kΩInputC240pF

图3.1-1 二阶有源低通滤波器U12的电路原理图

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