华中科敦大总咆气电子覆总戎验钛总中心信与侧合验指导节 加法器相应的输入端,观测求和后的输出波形,并记录。 六、实验报告 1.画出自己按照实验方案图设计的电路图(若实验电路为自己所设计的 话)。 2.根据实验测量所得的数据,在同一坐标纸上绘制方波及其分解后所得的 基波和各次谐波的波形,画出其频谱图,与 Matlab分析结果比较。 3.将所得的基波和三次谐波及其合成波形一同绘制在同一坐标纸上。 4.将所得的基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘制在同 坐标纸上,并把实验步骤3所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上,进 行比较。 七、实验思考题 1.什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项? 2.基波十三次谐波合成波形,与基波十三次谐波+五次谐波合成波形的区 别在哪里?你能解释其中区别的原因所在吗? 3.分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因。 附3: 信号与無姚基本尖验棋抉——实电路板3(非正弦周期信号的分解与合成的 电路原理图及敦 集学科优势 11 求改革创新
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书 集学科优势 - 11 - 求改革创新 加法器相应的输入端，观测求和后的输出波形，并记录。 六、实验报告 1．画出自己按照实验方案图设计的电路图（若实验电路为自己所设计的 话）。 2．根据实验测量所得的数据，在同一坐标纸上绘制方波及其分解后所得的 基波和各次谐波的波形，画出其频谱图，与 Matlab 分析结果比较。 3．将所得的基波和三次谐波及其合成波形一同绘制在同一坐标纸上。 4．将所得的基波、三次谐波、五次谐波及三者合成的波形一同绘制在同一 坐标纸上，并把实验步骤 3 所观测到的合成波形也绘制在同一坐标纸上，进 行比较。 七、实验思考题 1．什么样的周期性函数没有直流分量和余弦项？ 2．基波＋三次谐波合成波形，与基波＋三次谐波＋五次谐波合成波形的区 别在哪里？你能解释其中区别的原因所在吗？ 3．分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因。 附 3： 信号与系统基本实验模块——实验电路板 3(非正弦周期信号的分解与合成的 电路原理图及参数
华中科敦大总咆气电子覆总戎验钛总中心信与侧合验指导节 E蛋 十出 集学科优势 求改革创新
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书 集学科优势 - 12 - 求改革创新
华中科敦大总咆气电子覆总戎验钛总中心信与侧合验指导节 实验四信号的无失真传输 、实验原理 一般情况下,系统的响应波形与激励波形不相同,即信号在传输过程中 会产生失真。 线性系统引起的信号失真由两方面因素产生:一是系统对信号中各频率 部分产生不同程度的衰减,使响应各频率分量的相对幅度产生变化,引起幅 度失真;二是系统对各频率分量产生的相移不与频率成正比,使响应的各频 率分量在时间轴上的相对位置发生变化,引起相位失真 线性系统的幅度失真和相位失真都不产生新的频率分量;而非线性系统 则可能产生新的频率分量。本实验研究线性系统的幅度失真和相位失真情况。 在实际应用中,某些场合需要利用失真进行波形变换(例如整流、滤波), 而某些情况下,却希望传输过程中信号失真最小。本实验就是验证无失真要 求时的传输条件 信号的无失真传输是指通过系统后输出信号的波形与输入信号的波形完 全相同,仅有幅值上的差异和产生一定的延迟时间(出现的时间不同),具有 这种特性的系统称为无失真传输系统。令输入信号为X(t),则系统的输出为 Y(t=kX(t-to) 式中k,to为常量。对上式取付氏变换 YOo=kXGo)e oo 系统的频率响应特性为: Hoo) (o ke J@ to To Xo 即幅频特性|H=kk为非零常数:相频特性q()=-t;to>0 是频率o的线性函数。 集学科优势 求改革创新
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书 集学科优势 - 13 - 求改革创新 实验四 信号的无失真传输 一、实验原理 一般情况下，系统的响应波形与激励波形不相同，即信号在传输过程中 会产生失真。 线性系统引起的信号失真由两方面因素产生：一是系统对信号中各频率 部分产生不同程度的衰减，使响应各频率分量的相对幅度产生变化，引起幅 度失真；二是系统对各频率分量产生的相移不与频率成正比，使响应的各频 率分量在时间轴上的相对位置发生变化，引起相位失真。 线性系统的幅度失真和相位失真都不产生新的频率分量；而非线性系统 则可能产生新的频率分量。本实验研究线性系统的幅度失真和相位失真情况。 在实际应用中，某些场合需要利用失真进行波形变换（例如整流、滤波）， 而某些情况下，却希望传输过程中信号失真最小。本实验就是验证无失真要 求时的传输条件。 信号的无失真传输是指通过系统后输出信号的波形与输入信号的波形完 全相同，仅有幅值上的差异和产生一定的延迟时间（出现的时间不同），具有 这种特性的系统称为无失真传输系统。令输入信号为 X（t）,则系统的输出为 ( ) ( ) 0 Y t = kX t − t 式中 k，t0 为常量。对上式取付氏变换： 0 ( ) ( ) j t Y j kX j e − = 系统的频率响应特性为： 0 0 ( ) ( ) ( ) j t j t k e H e X j Y j H j − − = = = 即幅频特性 |H|＝k k 为非零常数；相频特性 () = −t 0 ; t 0 0 是频率ω的线性函数
华中科敦大总咆气电子覆总戎验钛总中心信与侧合验指导节 、实验目的 1.通过实验进一步了解信号的无失真传输的基本原理 2.熟悉信号无失真传输系统的结构与特性,掌握按照实验原理或频率响应 要求设计无失真系统或实验电路的方法(包括电路参数的选择)。 三、实验内容 1.设计一个无源(或有源)的无失真传输系统(自行设计和选择方案,并 用电路实现) 2.令幅值固定、频率可变化的正弦信号(或其它信号)作为系统的输入信 号,测量系统输出信号的幅值和相位(直接观测,或用李沙育图形法,或其 它方法(计算机分析法等)。 3.在一定频率下,通过改变电路参数,观测电路输出波形的失真情况(并 可用计算机分析失真度),并加以总结。 四、实验设备 1.信号与系统基本实验模坎——实验电路板4(或自己设计搭建的实验电 路 2.函数发生器1台 3.数字式示波器1台 4.计算机1台 五、实验步骤 1.连接一个信号无失真传输系统的实验电路,例如图4-1所示电路。 2.在模拟电路的输入端输入一个正弦信号(或其它信号),并改变其频率, 用示波器观察输出信号的幅值和相位 集学科优势 求改革创新
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书 集学科优势 - 14 - 求改革创新 二、实验目的 1．通过实验进一步了解信号的无失真传输的基本原理； 2．熟悉信号无失真传输系统的结构与特性，掌握按照实验原理或频率响应 要求设计无失真系统或实验电路的方法（包括电路参数的选择）。 三、实验内容 1．设计一个无源（或有源）的无失真传输系统(自行设计和选择方案，并 用电路实现)； 2．令幅值固定、频率可变化的正弦信号（或其它信号）作为系统的输入信 号，测量系统输出信号的幅值和相位（直接观测，或用李沙育图形法，或其 它方法（计算机分析法等））。 3．在一定频率下，通过改变电路参数，观测电路输出波形的失真情况（并 可用计算机分析失真度），并加以总结。 四、实验设备 1．信号与系统基本实验模块——实验电路板 4（或自己设计搭建的实验电 路） 2．函数发生器 1 台 3．数字式示波器 1 台 4．计算机 1 台 五、实验步骤 1．连接一个信号无失真传输系统的实验电路，例如图 4-1 所示电路。 2．在模拟电路的输入端输入一个正弦信号（或其它信号），并改变其频率， 用示波器观察输出信号的幅值和相位
华中科敦大总咆气电子覆总戎验钛总中心信与侧合验指导节 六、实验报告 1.画出信号无失真传输系统的模拟电路。 2.分析无失真传输系统的结构特点,在图4-1中,如果R1≠R2、C1≠C2, 系统的H(O)和0(O)会产生什么变化? 七、实验思考题 1.无失真传输时信号仍然会有幅度上的变化,那么输出信号波形与输入信 号波形相同的主要原因是什么? 2.信号的无失真传输系统与全通滤波器有何不同? 附4 信号与急蛲基本尖验棋块 尖验电路板4(信号的元夹真传輪)的原理图及教 c20 图4-1无失真传输的实验电路图 电路在无失真传输条件下参数R1=R2,C1=C2。 (本实验电路板中R1=R2=20k,C1=C2=1p) 集学科优势 15 求改革创新
华中科技大学电气与电子工程学院实验教学中心 信号与控制综合实验指导书 集学科优势 - 15 - 求改革创新 六、实验报告 1．画出信号无失真传输系统的模拟电路。 2．分析无失真传输系统的结构特点，在图 4-1 中，如果 R1 R2 、C1 C2 ， 系统的 H() 和 () 会产生什么变化？ 七、实验思考题 1．无失真传输时信号仍然会有幅度上的变化，那么输出信号波形与输入信 号波形相同的主要原因是什么？ 2．信号的无失真传输系统与全通滤波器有何不同？ 附 4： 信号与系统基本实验模块—— 实验电路板 4(信号的无失真传输)的原理图及参数 电路在无失真传输条件下参数 R1=R2，C1=C2。 (本实验电路板中 R1=R2＝20k，C1=C2=1μ) 。 图 4-1 无失真传输的实验电路图