机械设计制造及其自动化、农业机械化及其自动化专业
机械工程测试技术
讲义
2-1 第2章 信号的分析与处理
学习目标
1.掌握常用的信号时域、频域分析方法的基本原理和应用；
2.了解数字信号处理的基础知识，能够正确地选择采样频率和窗函数。
学习难点
迭混和采样定理，泄漏与窗函数的关系。功率谱分析的原理和应用。快速傅里叶变换原理。
内容概述
本章简要介绍了时域幅值参数的统计分析方法。主要叙述信号相关分析、功率谱分析的原理及应用。介绍相干分析、倒谱分析的概念和应用。说明数字信号处理的基本步骤，采样和加窗的原理和方法，快速傅里叶变换的原理。
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2.1 信号的时域分析
信号的时域分析包括信号的均值、绝对均值、均方值、均方根值和方差以及幅值域的概率密度函数和概率分布函数 。
2.1.1 特征值分析
(1) 信号的均值x：对确定性的连续信号，x表示信号x(t)在0～T时间内的中心趋势，也称x为信号x(t)的静态分量或直流 分量，表示为：
（2.1） 机械设计制造及其自动化、农业机械化及其自动化专业 机械工程测试技术 讲义 2-2 在实际测试中，均值x可以取样本在足够长时间内的积分平均作为其估计值，记作：
对于离散信号，若x(t)在0～T时间内，离散点数为N，离散值为xn，则均值x表示为：
对于随机信号，均值应以总体平均，即数学期望来表示：
对于平稳随机信号，由于其统计特征与时间起点无关，故其数学期望也与时间无关，则:
模拟电子技术基础第四版童诗白课后答案第八章
Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
第8章 波形的发生和信号的转换
自测题
一、改错：改正图所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。
(a) (b)
图
解：(a)加集电极电阻Rc及放大电路输入端的耦合电容。
(b)变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同名端。
二、试将图所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。
图
解：④、⑤与⑨相连，③与⑧ 相连，①与⑥ 相连，②与⑦相连。如解图所示。
解图
三、已知图(a)所示方框图各点的波形如图(b)所示，填写各电路的名称。
电路1为 正弦波振荡电路 ，电路2为 同相输入过零比较器 ，
电路3为 反相输入积分运算电路 ，电路4 为同相输入滞回比较器 。
(a)
(b)
图
四、试分别求出图所示各电路的电压传输特性。
(a) (b)
图
解：图(a)所示电路为同相输入的过零比较器；图(b)所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±UT =±UZ。两个电路的电压传输特性如解图所示。
解图
五、电路如图所示。
图
(1)分别说明A1和A2各构成哪种基本电路；
(2)求出uO1与uO的关系曲线uO1=f(uO)；
(3)求出uO与uO1的运算关系式uO=f(uO1)；
(4)定性画出uO1与uO的波形；
第八章 脉冲波形的产生与整形
在数字电路或系统中，常常需要各种脉冲波形，例如时钟脉冲、控制过程的定时信号等。这些脉冲波形的获取，通常采用两种方法：一种是利用脉冲信号产生器直接产生；另一种则是通过对已有信号进行变换，使之满足系统的要求。
本章以中规模集成电路555定时器为典型电路，主要讨论555定时器构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器以及555定时器的典型应用。
8.1 集成555定时器
555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。
一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。
一． 555定时器的电路结构与工作原理
1．555定时器内部结构：
（1）由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器；
（2）两个电压比较器C1和C2：
v+＞v－，vo=1；
v+＜v－，vo=0。
（3）基本RS触发器；
（4）放电三极管T及缓冲器G。
2．工作原理。
当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为ccV32和ccV31。
（1）当vI1>ccV32，vI2>ccV31时，比较器 C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端vO为低电平。
XXXXXXXX学院
课程设计说明书
课程名称： 电力电子技术
设计题目： 方波产生和波形变换电路
班级： XXXXXXXXXXXXXXX
姓名： XXXX
学号： XXXXXXXXXXX
指导老师： XXXX
设计时间： XXXXXXXXXXXXX 1
摘 要
波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。本设计将介绍由集成运算放大器组成的方波-----三角波----正弦波函数发生器的设计方法，了解多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点， 进一步掌握波形参数的测试方法。制作这种低函数信号发生器成本较低，适合学生学习电子技术测量使用。制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ，10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。其中比较器与积分电路和反馈网络（含有电容元器件）组成振荡器，其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波，电容的充，放电时间决定了三角波的频率。最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。
电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，得到想要的信号。
NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。
关键字：波形、比较器、积分器、Multisim
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Abstract
Waveform generator is widely used in universities and scientific research. With the
