信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) (2)

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1、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)趙磊編寫(xiě)昆明理工大學(xué)理學(xué)院電子信息實(shí)驗(yàn)室2009年12月第１頁(yè)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)第１頁(yè)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)目錄第一部分實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)箱整體布局２實(shí)驗(yàn)一函數(shù)信號(hào)發(fā)生器２實(shí)驗(yàn)二單片機(jī)低頻信號(hào)發(fā)生器６實(shí)驗(yàn)三頻率計(jì)９實(shí)驗(yàn)四掃頻源１１實(shí)驗(yàn)五信號(hào)的分解與合成１５實(shí)驗(yàn)六抽樣定理１７實(shí)驗(yàn)七無(wú)源和有源濾波器１９實(shí)驗(yàn)八四階巴特沃斯濾波器２５第二部分上機(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一連續(xù)時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分析２７實(shí)驗(yàn)二連續(xù)時(shí)間信號(hào)的卷積３１實(shí)驗(yàn)三連續(xù)時(shí)間周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)３４實(shí)驗(yàn)四連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的時(shí)域分析３７實(shí)驗(yàn)五連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的頻域分

2、析４０實(shí)驗(yàn)六連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的復(fù)頻域分析４２實(shí)驗(yàn)七設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)４６第１頁(yè)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)第一部分實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)箱整體布局二階有源和無(wú)源濾波器模塊峰值檢波器頻率計(jì)模塊毫伏表模塊四階巴特沃斯濾波器模塊掃頻源模塊二階網(wǎng)絡(luò)函數(shù)模擬模塊方波分解與合成模塊函數(shù)信號(hào)發(fā)生器模塊單片機(jī)低頻信號(hào)發(fā)生器模塊二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡顯示模塊抽樣定理模塊圖1眾友ZYE1701C2型信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱整體布局第４６頁(yè)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解單片多功能集成電路函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的功能及特點(diǎn)。2、熟悉由該模塊產(chǎn)生信號(hào)的方法3、熟悉示波器的使

3、用方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器：1、信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱。2、20M雙蹤示波器一臺(tái)。三、原理與模塊簡(jiǎn)介：1、ICL8038產(chǎn)生信號(hào)的原理：ICL8038是單片集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其內(nèi)部框圖如圖1-1所示，它由恒流源I1和I2、電壓比較器A和B、觸發(fā)器、緩沖器和三角波變正弦波電路等組成。圖1-1ICL8038原理方框圖外接電容C由兩個(gè)恒流源充電和放電，電壓比較器A、B的閥值分別為電源電壓(VCC+VEE)的2/3和1/3。恒流源I1和I2的大小可通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，但必須I2>I1。當(dāng)觸發(fā)器的輸出為低電平時(shí)，恒流源I2斷開(kāi)，恒流源I1給C充電，它的

4、兩端電壓Uc隨時(shí)間線性上升，當(dāng)Uc達(dá)到電源電壓的2/3時(shí)，電壓比較器A的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑懔髟碔2接通，由于I2>I1（設(shè)I2=2I1），恒流源I2將電流2I1加到C上反充電，相當(dāng)于一個(gè)凈電流I放電，C兩端的電壓Uc又轉(zhuǎn)為直線下降。當(dāng)它下降到電源電壓的1/3時(shí)，電壓比較器B的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸出由高電平跳變?yōu)樵瓉?lái)的低電平，恒流源I2斷開(kāi)，I1再給C充電，…第４６頁(yè)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。若調(diào)整電路，使I2=2I1，則觸發(fā)器輸出為方波，經(jīng)反相緩沖器由管腳⑨輸出方波信號(hào)

5、。C上的電壓Uc上升與下降時(shí)間相等時(shí)為三角波，經(jīng)電壓跟隨器從管腳③輸出三角波信號(hào)。將三角波變成正弦波是經(jīng)過(guò)一個(gè)非線性的變換網(wǎng)絡(luò)（正弦波變換器）而得以實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)三角波電位向兩端頂點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)提供的交流通路阻抗會(huì)減小，這樣就使三角波變?yōu)槠交恼也?，從管腳②輸出。如圖1-2所示。ICL8038141312正弦波失真度調(diào)整11-V10外接電容9方波輸出8調(diào)頻電壓輸入端正弦波失真度調(diào)整1正弦波輸出2三角波輸出3占空比調(diào)整4頻率調(diào)整5+VCC6調(diào)頻偏置電壓7圖1-2ICL8038管腳圖2、該模塊的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-3所示：

6、圖1-3函數(shù)信號(hào)發(fā)生器結(jié)構(gòu)框圖3、該模塊面板結(jié)構(gòu)圖如圖1-4所示：輸出端TP301輸出端GND31“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕接地端GND31電源指示燈L3該模塊開(kāi)關(guān)S3“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕“頻率選擇”檔K301“波形選擇”檔K302W302W303W305第４６頁(yè)信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)圖1-4函數(shù)信號(hào)發(fā)生器模塊面板結(jié)構(gòu)圖“波形選擇”檔K302的跳線連接1-2腳時(shí)輸出方波，連接2-3腳或3-4腳時(shí)輸出三角波，連接4-5腳時(shí)輸出正弦波；“頻率選擇”檔K301的跳線連接1-2腳時(shí)輸出波形頻率最小，連接2-3腳或3-4腳時(shí)頻率適中，連接4-5腳時(shí)輸出波形

7、頻率最大；“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕可微調(diào)頻率，“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕可微調(diào)幅度，W302用于調(diào)節(jié)方波的占空比，W303用于調(diào)節(jié)正弦波的失真度，W305用于幅度粗調(diào)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：1、接好實(shí)驗(yàn)箱電源，按下船形開(kāi)關(guān)，總電源開(kāi)關(guān)及該模塊電源開(kāi)關(guān)S3。2、用短路器連接“波形選擇”檔（K302）的1-2腳，將輸出端TP301與示波器連接好，觀察輸出波形。調(diào)整電位器W302和W305，觀察輸出波形的變化。再將“頻率選擇”檔（K301）的跳線依次連接1-2腳、2-3腳和4-5腳，觀察波形的變化。3、保持方波的占空比為50%，用短路器連接“波形選擇”檔（

8、K302）的4-5腳，用示波器觀察輸出端波形，調(diào)整電位器W303，使正弦波不產(chǎn)生明顯失真。4、用短路器連接“波形選擇”檔（K302）的2-3腳，選擇不同的“頻率選擇”檔（K301），配合“頻率調(diào)節(jié)”旋鈕，記錄函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的最低和最高頻率；將“