级
《信号与控制综合实验》课程
实
验
报 告
(基本实验一:信号与系统基本实验)
姓 名 学 号 专业班号
同组者1 学 号 专业班号
同组者2 学 号 专业班号
指导教师
日 期
实验成绩
评 阅 人 电气学科大类
2 综合实验和实验报告要求
信号与控制综合实验，是集多门技术基础课程以及其它延伸课程理论于一体的综合性实验课程，需要综合多门学科理论知识和实验方法来体现，因此，实验目的不是简单的课程理论验证和练习，而是综合应用、研究开发、设计创新。应采用尽可能好的设计，使所设计的电路和系统达到要实现的功能，步骤和方案自行拟定，实现对设计思路的实验验证。
完成多个实验项目的，应将实验内容整理综合后写成一份总报告，以利于锻炼整理归纳和总结能力，在总报告中以第二级标题形式依次写下所完成的实验项目、内容及实验设计过程。
实验报告按“题目、目录、正文（分所完成的各实验项目）、结论、心得与自我评价、参考文献”6个部分撰写；正文主要包括以下几个内容：任务和目标、总体方案设计（原理分析与方案设计特点，选择依据和确定）、方案实现和具体设计（过程）、实验设计与实验结果、结果分析与讨论。
（格式方面请注意：每个图应该有图号和图名，位于图的下方，同一图号的分图应在同一页，不要跨页；每个表应该有表号和表名，位于表的上方，表号表名与表（数据）也应在同一页，不要跨页；建议各部分题目采用四号黑体、设计报告内容文字采用小四号宋体）
注：报告中涉及实验指导书或教材内容，只需注明引用位置，不必在报告中再加以阐述。不得不加引用标记地抄袭任何资料。
无源滤波器与有源滤波器的区别
滤波器是一种电子设备，用于从信号中选择性地滤除或放大特定频率的部分。根据滤波器的结构和特性，可以将其分为两大类：无源滤波器和有源滤波器。本文将探讨无源滤波器与有源滤波器之间的区别。
一、无源滤波器简介
无源滤波器是一种由被动器件（如电阻、电容、电感）组成的电路，不需要外部电源进行工作。无源滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器四种类型，根据其滤波特性选择适合的滤波器类型。
无源滤波器的特点如下：
1.通过无源组件实现滤波功能，不需要额外的功率供应。
2.无源滤波器的频率响应通常有固定的衰减特性，无法对输入信号进行放大。
3.无源滤波器的设计相对简单，成本低廉。
4.无源滤波器对信号源的影响较小，适用于对输入信号幅度要求不高的场合。
二、有源滤波器简介
有源滤波器是一种使用有源器件（如运放、晶体管）的电路，在滤波器中引入了额外的电源。有源滤波器可以实现更为复杂的滤波功能，包括低通、高通、带通、带阻和全通等滤波方式。 有源滤波器的特点如下：
1.通过有源器件实现滤波功能，可以实现信号的放大和滤波。
2.有源滤波器的频率响应可以调整和调节，使其更加灵活适应不同的应用需求。
3.有源滤波器的设计相对复杂，需要引入额外的电源和相关电路，成本较高。
4.有源滤波器对信号源的影响较大，适用于对输入信号幅度要求较高的场合。
三、无源滤波器和有源滤波器虽然都可以实现滤波功能，但在结构和特性上存在一些区别：
1.电源需求：无源滤波器不需要外部电源供电，而有源滤波器需要引入外部电源以提供功率。
2.信号放大：无源滤波器无法对信号进行放大，只能对特定频率的信号进行滤波；而有源滤波器可以实现信号的放大和滤波。
3.频率响应：无源滤波器的频率响应通常具有固定的衰减特性，而有源滤波器的频率响应可以调整和调节，更加灵活。
4.设计复杂度：无源滤波器的设计相对简单，成本较低；而有源滤波器的设计相对复杂，需要引入额外的电源和相关电路，成本较高。
1 / 35 第一部分 正文
实验一 常用信号观察
一、实验目的：
1．了解常用波形的输出和特点；
2．了解相应信号的参数；
3．了解示波器与函数发生器的使用；
4．了解常用信号波形的输出与特点。
二、实验原理：
描述信号的方法有很多可以是数学表达式（时间的函数），也可以是函数图形（即为信号的波形）。
信号的产生方式有多种，可以是模拟量输出，也可以是数字量输出。本实验由数字信号发生器产生，是数字量输出，具体原理为数字芯片将数字量通过A/D转换输出，可以输出广泛频率范围内的正弦波、方波、三角波、锯齿波等等。
示波器可以暂态显示所观察到的信号波形，并具有信号频率、峰值测量等功能。
三、实验内容：
1．由数字信号发生器产生正弦波、三角波、方波以及锯齿波并输入示波器观察其波形。
2．使用示波器读取信号的频率与幅值。
四、实验设备：
1．函数信号发生器一台
2．数字示波器一台。
五、实验步骤：
1．接通函数发生器的电源，连接示波器。
2．利用函数发生器产生各种基本信号波形，并将波形结果导入计算机中，保存图像，写出各种信号的数学表达式。 2 / 35 六、实验结果：
根据实验测量的数据，绘制各个信号的波形图，并写出相应的数学函数表达式。该试验包括交流：
① 该正弦信号的数学表达式为：)1001sin(4ty
图1-1输入正弦波（Hz504，V）
② 该方波的数学表达式为： )]02.001.0()02.0([4kktuktuy 3 / 35
图1-2 输入方波（Hz504，V）
③ 该三角波的数学表达式为：
kktuktuktktuktukty)]}02.002.0()02.001.0()][02.0(02.0[800)]02.001.0()02.0()[02.0(800{
图1-3 输入三角波（Hz504，V）
④ 该锯齿波的数学表达式为： 4 / 35 kktuktukty)]}02.002.0()02.0()[02.0(400{
一 题目要求与方案论证
1.（设计题目）二阶有源低通滤波器
1.1题目要求
设计二阶有源低通滤波器。要求通带边界频率fC=1500Hz，通带最大衰减
3dB,阻带边界频率Hzfs9000,阻带最小衰减30dB；通带内电压放大倍数
A0=1。分析电路工作原理，设计电路图，列出电路的传递函数，正确选择电路中
的参数。
1.1.2 方案论证
（1）：对信号进行分析与处理时, 常常会遇到有用信号叠加上无用噪声的问题,
这些噪声有的是与信号同时产生的, 有的是传输过程中混入的。因此, 从接收的信号中消除或减弱干扰噪声, 就成为信号传输与处理中十分重要的问题。根据有
用信号与噪声的不同特性, 消除或减弱噪声,提取有用信号的过程称为滤波, 实
现滤波功能的系统称为滤波器。
滤波器分为无源滤波器与有源滤波器两种：
① 无源滤波器:
由电感L、电容C及电阻R等无源元件组成
② 有源滤波器:
一般由集成运放与RC网络构成，它具有体积小、性能稳定等优点，同时，由于集成运放的增益和输入阻抗都很高，输出阻抗很低，故有源滤波器还兼
有放大与缓冲作用。利用有源滤波器可以突出有用频率的信号，衰减无用频
率的信号，抑制干扰和噪声，以达到提高信噪比或选频的目的，因而有源滤
波器被广泛应用于通信、测量及控制技术中的小信号处理。
从功能来上有源滤波器分为：
低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、
带通滤波器（BPF）、带阻滤波器（BEF）、
全通滤波器（APF）。
其中前四种滤波器间互有联系，LPF与HPF间互为对偶关系。当LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率时，将LPF与HPF相串联，就构成了
BPF，而LPF与HPF并联，就构成BEF。在实用电子电路中，还可能同时采
用几种不同型式的滤波电路。滤波电路的主要性能指标有通带电压放大倍数
AVP、通带截止频率fP及阻尼系数Q等。
工作原理： 二阶有源滤波器是一种信号检测及传递系统中常用的基本电路, 也是高阶
