下载文档原格式
多种波形发生器实验分析报告目录一、实验概述 (2)1. 实验目的 (2)2. 实验设备与材料 (3)3. 实验原理 (4)二、实验内容与步骤 (5)1. 波形发生器设计与搭建 (6)1.1 设计要求与方案选择 (7)1.2 波形发生器硬件搭建 (9)1.3 波形发生器软件编程 (10)2. 多种波形合成与输出 (12)2.1 合成波形的设计与实现 (12)2.2 波形输出设置与调整 (13)2.3 实时监控与数据分析 (15)3. 实验测试与结果分析 (16)3.1 测试环境搭建与准备 (17)3.2 实验数据采集与处理 (18)3.3 结果分析与讨论 (19)三、实验结果与讨论 (20)1. 实验结果展示 (21)2. 结果分析 (22)2.1 各波形参数对比分析 (23)2.2 性能评估与优化建议 (24)3. 问题与改进措施 (25)四、实验总结与展望 (26)1. 实验成果总结 (27)2. 存在问题与不足 (28)3. 后续研究方向与展望 (29)一、实验概述本次实验旨在研究和分析多种波形发生器的性能特点，包括产生信号的频率、幅度、波形稳定性等方面。
实验中采用了多种类型的波形发生器，如正弦波、方波、三角波、梯形波等，并对其输出波形进行了详细的测量和分析。
实验过程中，我们首先对各种波形发生器的基本功能进行了测试，确保其能够正常工作。
我们对不同波形发生器产生的波形进行了对比分析，重点关注了波形的频率、幅度和波形稳定性等关键指标。
我们还对波形发生器的输出信号进行了频谱分析和噪声测试，以评估其性能表现。
通过本次实验，我们获得了丰富的实验数据和经验，为进一步优化波形发生器的设计提供了有力支持。
实验结果也为我们了解各种波形发生器在实际应用中的性能表现提供了重要参考。
1. 实验目的本次实验的主要目的是深入研究和理解多种波形发生器的原理及其在实际应用中的表现。
通过搭建实验平台，我们能够模拟和观察不同波形（如正弦波、方波、三角波等）的产生与特性，进而探究其各自的优缺点以及在不同场景下的适用性。
锯齿波发生电路实验报告一、实验目的本实验旨在通过锯齿波发生电路的搭建和测试，深入理解锯齿波的产生原理及其特性，并掌握锯齿波信号的测量方法。
二、实验原理锯齿波是一种周期性信号，其波形类似于锯齿形，因此得名。
它在时间轴上的变化呈现出逐渐上升或下降的趋势，并在达到峰值或谷值时突然反转。
锯齿波发生电路主要由一个三角形波发生器和一个比较器组成。
三角形波发生器输出一个周期性变化的三角形波信号，而比较器则将这个三角形波信号与一个直流电压进行比较，从而产生锯齿波信号。
具体来说，当三角形波信号上升到与直流电压相等时，比较器会输出高电平；当三角形波下降到与直流电压相等时，比较器会输出低电平。
这样就可以通过不断重复这个过程来产生连续的锯齿波信号。
三、实验步骤1. 准备实验所需材料：555计时器芯片、电容、电阻、比较器芯片等。
2. 按照电路图搭建锯齿波发生电路，注意连接正确性。
3. 接通电源，调节电位器使得比较器的输出波形为锯齿波。
4. 用示波器测量锯齿波的频率和幅值，并记录下来。
四、实验结果分析通过实验测量得到的锯齿波信号频率为1kHz左右，幅值为2V。
这与理论预计相符合，说明实验搭建正确，并且锯齿波发生电路能够正常工作。
同时，通过观察示波器上的波形图可以发现，锯齿波信号是一种周期性变化的信号，其上升和下降的速度都比较快，并且在达到峰值或谷值时会突然反转。
这些特点使得锯齿波信号在一些特定场合下具有重要应用价值。
五、实验总结本次实验通过搭建锯齿波发生电路并测试其输出信号，深入理解了锯齿波的产生原理及其特性，并掌握了测量锯齿波信号的方法。
同时，实验结果也验证了理论预计，说明实验精度较高。
通过本次实验，我们不仅学习了电路搭建和调试的技巧，更重要的是加深了对锯齿波信号的理解和应用。
这对于今后进行相关领域的研究和开发都具有重要意义。
实验二连续系统频域分析一、实验目的1．通过观察信号的分解与合成过程，理解利用傅利叶级数进行信号频谱分析的方法。
2．了解波形分解与合成原理。
3．掌握带通滤波器有关特性的设计和测试方法。
4．了解电信号的取样方法与过程以及信号恢复的方法。
5．观察连续时间信号经取样后的波形图，了解其波形特点。
6．验证取样定理并恢复原信号。
二、实验内容1．用示波器观察方波信号的分解，并与方波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
2．用示波器观察三角波信号的分解，并与三角波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
3．用示波器观察方波信号基波及各次谐波的合成。
4．用示波器观察三角波信号基波及各次谐波的合成。
5．用示波器观察不同的取样频率抽样得到的抽样信号。
6．用示波器观察各取样信号经低通滤波器恢复后的信号并验证抽样定理。
三、实验仪器1．信号与系统实验箱一台2．信号系统实验平台3．信号的分解与合成模块（DYT3000-69）一块4．信号的取样与恢复模块（DYT3000-68）一块5．同步信号源模块（DYT3000-57）（选用）6．20MHz双踪示波器一台7．连接线若干四、实验原理1、信号的分解与合成任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初始相位的正弦波跌加而成的。
对周期信号由它的傅利叶级数展开式可知，各次谐波为基波频率的整数倍。
而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅度均趋向无穷小，但其相对大小是不同的。
通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成份提取出来。
本实验采用性能较好的有源带通滤波器作为选频网络。
对周期信号波形分解的方案框图如图2-1所示。
实验中对周期方波、三角波、锯齿波信号进行信号的分解。
方波信号的傅利叶级数展开式为411()(sin sin 3sin 5)35Af t t t t ωωωπ=+++…；三角波信号的傅利叶级数展开式为2811()(sin sin 3sin 5)925A f t t t t ωωωπ=-+-…；锯齿波信号的傅利叶级数展开式为11()(sin sin 2sin 3)223A A f t t t t ωωωπ=-+++…，其中2T πω=为信号的角频率。
实验3.2典型信号频谱分析实验目的1. 在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的波形和频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。
2. 了解信号频谱分析的基本方法及仪器设备。
实验原理1. 典型信号及其频谱分析的作用正弦波、方波、三角波和白噪声信号是实际工程测试中常见的典型信号，这些信号时域、频域之间的关系很明确，并且都具有一定的特性，通过对这些典型信号的频谱进行分析,对掌握信号的特性，熟悉信号的分析方法大有益处,并且这些典型信号也可以作为实际工程信号分析时的参照资料。
本次实验利用DRVI 快速可重组虚拟仪器平台可以很方便的对上述典型信号作频谱分析。
2. 频谱分析的方法及设备信号的频谱可分为幅值谱、相位谱、功率谱、对数谱等等。
对信号作频谱分析的设备主要是频谱分析仪，它把信号按数学关系作为频率的函数显示出来，其工作方式有模拟式和数字式二种。
模拟式频谱分析仪以模拟滤波器为基础，从信号中选出各个频率成分的量值；数字式频谱分析仪以数字滤波器或快速傅立叶变换为基础，实现信号的时一频关系转换分析。
傅立叶变换是信号频谱分析中常用的一个工具，它把一些复杂的信号分解为无穷多个相互之间具有一定关系的正弦信号之和，并通过对各个正弦信号的研究来了解复杂信号的频率成分和幅值。
信号频谱分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。
时域信号x(t)的傅氏变换为：X(f) x(t)e j2ft dt式中X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f为频率。
3. 周期信号的频谱分析周期信号是经过一定时间可以重复出现的信号，满足条件：x ( t ) = x ( t + nT )从数学分析已知，任何周期函数在满足狄利克利( Dirichlet)条件下，可以展开成正交函数线性组合的无穷级数，如正交函数集是三角函数集(sinn 3 0t,cosn达式:利用三角函数的和差化积公式，周期信号的三角函数展开式还可写如下形a n ,b n ,A n , n 为信号的傅立叶系数，表示信号在频率 f n 处的成分大小。
实验五三角波-方波（锯齿波-矩形波）发生器实验报告实验目的：学习、理解、掌握由运算放大器构成的施密特比较器、积分器的原理，掌握锯齿波-矩形波（三角波-方波）发生器的构成方式，波形参数与电路元件值的关系，通过对理论计算、仿真、测试的数据对比分析获得对电路原理及实践能力的提升。
实验设备及器件：笔记本电脑（软件环境：Multisim13.0、WaveForms2015）AD2口袋仪器电容：0.1μF电阻：200Ω、10kΩ*4、30kΩ*3二极管：发光二极管*2（红色或绿色）、普通二极管*2运放：μA741*2面包板、连接线等实验内容：用两片μA741构成的三角波-方波发生器（施密特触发器+积分电路）见图1。
图1 三角波-方波电路1.测试（使用红色发光二极管）：（1）按图1搭建电路，使用AD2测试vo1和vo的波形（屏幕拷贝波形并贴于下方，图2），观察测试的波形，给出方波及三角波的高电平、低电平、方波的高电平持续时间、方波的低电平的持续时间、占空比、振荡周期，并填入表1。
图2 三角波-方波电路的测试波形（2）令图1中的R4=10 kΩ，其他器件参数不变，构成锯齿波-矩形波发生器，使用AD2测试vo1和vo2的波形（屏幕拷贝波形并贴于下方，图3），通过波形给出锯齿波及矩形波的高电平、低电平、矩形波的高电平持续时间、矩形波的低电平的持续时间、占空比、振荡周期，并填入表2。
图3 锯齿波-矩形波电路的测试波形2.计算（1）利用测试（1）所得的方波高电平和低电平值（输出vo1，也就是发光二极管在该工作条件下的正向压降，计算周期时可使用正负峰值的平均值计算），并根据电路器件参数，理论计算三角波输出端（vo）的高电平和低电平值、方波高电平持续时间、方波低电平的持续时间、占空比、振荡周期，并填入表1。
（计算时需要考虑D3、D4二极管正向压降的影响，鉴于选用二极管的特性及实验中流过D 3、D4二极管的电流只有100μA左右，取正向压降为0.5V）。
三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器实验报告一、实验背景及目的在电子技术中，经常需要产生特定频率和形态的波形信号。
三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器可以产生多种波形信号，因此应用广泛。
本实验的目的是学习如何设计和制作三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器，并且深入理解相关电路的工作原理。
二、实验原理本实验中，我们使用反相输入放大器作为比较器。
比较器会将输入的连续波形信号与阈值进行比较，若输入信号高于阈值，则输出高电平；反之，则输出低电平。
通过将两个反相输入放大器连接形成反馈环路，可以得到三角波和锯齿波的信号。
通过在反馈环路中添加开关管，可以将三角波信号转化为矩形波信号。
三、实验器材1. 实验板2. 集成电路 LM3583. 可变电阻4. 电容5. 二极管6. 开关管四、实验步骤1. 将 LM358 集成电路插入实验板正确位置。
2. 连接反馈电路：将时序电容和可变电阻串联，连接到反相输入端口。
将电容和电阻的另一端连接到非反相输入端口。
3. 连接反馈电路：将正输入端口连接到负电源的直流电压。
4. 连接输出端口：将反相输出端口连接到非反相输入端口。
5. 连接输出端口：将输出端口连接到输出负载电阻。
6. 添加电容：将一个电容连接到输出负载电阻的另一端，并将其连接到微调电器。
7. 连接矩形波开关管：将开关管连接到反馈环路中，通过它进行转换。
8. 连接锯齿波开关管：将开关管连接到反馈环路中，通过它进行转换。
9. 测试电路：检查电路是否连接正确。
10. 调节电阻：根据需要调节可变电阻以产生不同的波形信号。
五、实验结果在实验中，我们成功地设计和制作了三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器，并且得到了以下结果：1. 通过调节电阻，我们可以产生不同的波形信号，包括三角波、锯齿波和矩形波。
2. 我们发现，当添加了矩形波开关管时，产生的矩形波信号的占空比由电阻决定。
3. 我们发现，在添加锯齿波开关管时，电容和电阻的值将会影响锯齿波的斜率。
典型信号的波形和频谱分析一. 实验目的1. 在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的频谱特征，并能够从信号频谱中读取所需的信息。
2. 了解信号频谱分析的基本原理和方法，掌握用频谱分析提取测量信号特征的方法。
二. 实验原理频谱分析可用于识别信号中的周期分量，是信号分析中最常用的一种手段。
信号频谱分析是采用傅里叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。
图1、时域分析与频域分析的关系信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。
时域信号x(t)的傅氏变换为：dt e t x f X ft j ⎰+∞∞--=π2)()( (1) 式中X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f 为频率。
工程上习惯将计算结果用图形方式表示，以频率f 为横坐标，X(f)的实部)(f a 和虚部)(f b 为纵坐标画图，称为时频－虚频谱图；以频率f 为横坐标，X(f)的幅值)(f A 和相位)(f ϕ为纵坐标画图，则称为幅值－相位谱；以f 为横坐标，A(f) 2为纵坐标画图，则称为功率谱，如图所示。
频谱是构成信号的各频率分量的集合，它完整地表示了信号的频率结构，即信号由哪些谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相位，揭示了信号的频率信息。
图2、信号的频谱表示方法三. 实验内容白噪声信号、正弦波信号、方波信号、三角波信号和正弦波信号＋白噪声信号的幅值谱特性和频谱参数识别方法。
用频谱分析方法对工业测量信号、声卡采集的音频信号、MP3音乐文件中的信号进行分析，给出它们的频谱。
四. 实验步骤图3是信号频谱分析实验界面，改变信号的频率、幅值和相位，观察信号频谱的变化。
选择白噪声、正弦波、方波等不同的典型信号，观察信号的频谱特征。
图3信号频谱分析实验环境五. 实验报告要求1.简述实验目的和原理。
2.拷贝实验系统运行界面，插入到实验报告中。
频谱分析实验报告篇一：典型信号的频谱分析实验报告贵州大学实验报告学院：专业：班级：1．正弦波信号的频谱特性：2．方波信号的频谱特性：3．三角波信号的频谱特性：4．正弦信号加白噪声信号的频谱特性：篇二：信号发生及频谱分析实验报告基于LABVIEW的信号发生及频谱分析的设计课程设计：虚拟仪器系统设计专业名称：电子信息工程2013年11月25日基于虚拟仪器的信号发生及频谱分析的设计摘要虚拟仪器是将仪器技术、计算机技术、总线技术和软件技术紧密的融合在一起，利用计算机强大的数字处理能力实现仪器的大部分功能，打破了传统仪器的框架，形成的一种新的仪器模式。
本设计采用USB6211数据采集卡，将虚拟仪器技术用于信号发生器的设计。
该系统具有生成正弦波、方波、三角波、锯齿波及PWM波的功能。
本文首先概述了信号发生器及虚拟仪器技术在国内外的发展及趋势，然后介绍了信号发生器的相关理论，给出了信号发生器的基本原理框图，并探讨了虚拟仪器的总线及其标准、框架结构、LABVIEW开发平台。
在分析本系统功能需求的基础上，介绍了数据采集卡、LABVIEW的编程模式等设计中所涉及到的硬件和技术。
本设计是虚拟仪器模拟真实仪器的尝试。
实践证明虚拟仪器是一种优秀的解决方案，能够实现各种硬件可以完成的任务。
关键词虚拟仪器，数据采集卡，信号发生器，LABVIEWSignal based on virtual instrument and the design of the frequency spectrum analysisAbstractVirtual instrument is formed by the instrument technology, computer technology, bus technology and software technology. Powerful digital processing’s ability of computer is used to achieve the main functions of instrument. Virtual instrument broke the framework of the traditional instruments, and built a new device model. This design uses USB6211 data acquisition card. The virtual instrument technology has been utilized in the design of signal generator. The system has ability to produce sine wave, square wave, and triangle wave, saw tooth wave and PWM wave. This article summarizes the development and trend of the signalgenerator and virtual instrument at home and abroad at first. And then introduces the theory of signal generator, gives a basic block diagram of signal generator, also the frame structure and LABVIEW development platform of the virtual instrument with the inquiry of the bus’s standard. Based on the analysis of this system’s functional requirements, this article introduces the hardware and technology which involved in design of the data acquisition card and the LABVIEW’s programming design is an attempt of virtual instrument to simulate the reality instrument. It shows the virtual instrument is an excellent solution to achieve the task which is achieved by traditional hardware in the past.Key Words: Virtual Instruments，Data Acquisition Cards，Signal Generators，LABVIEW目录1. 实验相关问题............................................................... .. (1)实验目的............................................................... .. (1)实验内容............................................................... .. (1)实验要求............................................................... .. (1)2. 实验方案选择............................................................... .. (1)仿真波形的产生............................................................... .. (1)白噪声的产生............................................................... (1)仿真信号频谱分析............................................................... . (1)3. 系统总体的设计及实现............................................................... (1)系统设计及程序框图流程............................................................... . (1)系统具体应用程序............................................................... . (2)程序框图的具体设计步骤............................................................... . (2)虚拟正弦波发生器的设计............................................................... (2)虚拟方波发生器的设计............................................................... .. (3)虚拟锯齿波发生器的设计............................................................... .. (3)虚拟三角波发生器的设计............................................................... .. (4)4. 系统调试............................................................... ..................................................................... (1)调试步骤............................................................... .. (1)调试结果............................................................... .. (1)1. 实验相关问题实验目的1. 学习LabVIEW 软件特点及工作环境。
基于Matlab 的频谱分析一、实验目的1．频谱分析的基本概念及应用；2．常用信号的频谱：余弦信号、方波信号、三角波信号； 3．应用DFT 进行频谱分析，MATLAB 编程仿真 （1）整周期采样、非整周期采样→频谱泄漏； （2）填零运算→高密度频谱； （3）非整周期采样时，加窗改进； 4．应用频谱分析仪测量常用信号的频谱。
二、实验原理1、利用DFT 计算连续信号的频谱分析过程从图中看出，这是一次近似过程，首先，用离散采样信号的 DTFT ()j X e ω来近似连续信号()a x t 的傅立叶变换()a X j Ω，其次，将()x n 截短，这一过程等效于用一矩形序列()R N n 与()x n 相乘，其DTFT 为()()*()j j j NN XeX eR eωωω=最后，再对截短的信号作DFT 2、频谱分析的近似过程出现问题及解决办法 （1）混叠①混叠现象对连续信号x(t)进行数字处理前，要进行采样()()()a n x n T x t t n T δ∞=-∞=-∑采样序列的频谱是连续信号频谱的周期延拓，周期为fs ，如采样率过低，不满足N采样定理，fs<2fh ，则导致频谱混迭，使一个周期内的谱对原信号谱产生失真，无法恢复原信号，进一步的数字处理失去依据。
另外，干扰信号的频率高于折叠频率/2s f 的也会产生频谱混叠。
②对于干扰信号的频率高于/2s f 产生频谱混叠的解决办法：在采样前加一抗混叠滤波器，滤除高于折叠频率/2s f 的频率成分。
（2） 泄漏①产生原因处理实际信号序列 x （n ）时，一般总要将它截断为一有限长序列，长为N 点，相当于乘以一个矩形窗 w(n)=RN(n)。
矩形窗函数，其频谱有主瓣，也有许多副瓣，窗口越大，主瓣越窄，当窗口趋于无穷大时，就是一个冲击函数。
我们知道，时域的乘积对应频域的卷积，所以，加窗后的频谱实际是原信号频谱与矩形窗函数频谱的卷积，卷积的结果使频谱延伸到了主瓣以外，且一直延伸到无穷。
