信号与系统实验二
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实验二 常用信号分类与观察
一、实验目的
1、观察常用信号的波形特点及产生方法。
2、学会使用示波器对常用波形参数的测量。
二、实验内容
1、信号的种类相当的多,这里列出了几种典型的信号,便于观察。
2、这些信号可以应用到后面的“基本运算单元”和“无失真传输系统分析”中。
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、正弦信号:其表达式为)sin()(θω+=t K t f ,其信号的参数:振幅K 、角频率ω、与初始相位θ。其波形如下图所示:
图 1-5-1 正弦信号
2、指数信号:指数信号可表示为at
Ke t f =)(。对于不同的a 取值,其波形表现为不同的形式,如下图所示:
图 1-5-2 指数信号
3、指数衰减正弦信号:其表达式为 ⎪⎩
⎪⎨⎧><=-)0()sin()0(0)(t t Ke t t f at ω
其波形如下图:
图 1-5-3 指数衰减正弦信号
4、抽样信号:其表达式为: sin ()t Sa t t
= 。)(t Sa 是一个偶函数,t = ±π,±2π,…,±n π时,函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如下图所示:
图1-5-4 抽样信号
5、钟形信号(高斯函数):其表达式为:2()()t f t Ee -τ= , 其信号如下图所
示:
图 1-5-5 钟形信号
6、脉冲信号:其表达式为)()()(T t u t u t f --=,其中)(t u 为单位阶跃函数。
7、方波信号:信号周期为T ,前
2T 期间信号为正电平信号,后2
T 期间信号为负电平信号。
五、实验步骤
1、利用示波器观察正弦信号的波形,并测量分析其对应的振幅K ,角频率ω。具体步骤如下:
(1)接通电源,并按下此模块电源开关S5。
(2)按下此模块中的按键“正弦波”,用示波器观察输出的正弦信号,并分析其对应的频率。
(3)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,并分析且测量对应频率的变化,记录此时的振幅K ,角频率ω。(注:复位后输出的信号频率最大,只有当按下“频率降”时,按“频率升”键波形才会变化,并每次在改变波形时,波形的频率为最大,以下
波形的输出与此类似。)
a、参数。具体步骤如下:
2、用示波器测量指数信号波形,并分析其所对应的K
(1)按下此模块中的按键“指数信号”,用示波器观察输出的指数信号,并分析其对应
a、参数。
的频率、K
(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,分析其对应频率的变化,并分析此时的参数a的变化。
3、指数衰减正弦信号观察(正频率信号)。具体步骤如下:
(1)按下此模块中的按键“指数衰减”,用示波器观察输出的指数衰减正弦信号,并分析其对应的频率。
(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,并分析且测量对应频率的变化。
4、抽样信号的观察。具体操作如下:
(1)按下此模块中的按键“S a信号”,用示波器观察输出的抽样信号,并分析其对应的频率。
(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,并分析且测量对应频率的变化。
5、钟形信号的观察:
(1)按下此模块中的按键“钟形信号”,用示波器观察输出的钟形信号,并分析其对应的频率。
(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化,并分析且测量对应频率的变化及相应的参数 。
6、脉冲信号的观察:
(1)按下此模块中的按键“脉冲信号”,用示波器观察输出的脉冲信号,并分析其对应的频率。
(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化和特点,并分析且测量对应频率的变化。
7、方波、三角波、锯齿波信号的观察:
(1)按下此模块中的相应信号的按键,用示波器观察输出的信号,并分析其对应的频率。
(2)再按一下“频率降”或“频率升”键,观察波形的变化和特点,并分析且测量对应频率的变化。
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、测试点分别为:
“输出”(孔和测试钩):信号的输出端。
“GND”:与实验箱的地相连。
2、调节点分别为:
“正弦波”~“RESET”:完成标识上的功能。