信号与系统实验指导书.doc

实验一 二阶有源电路滤波系统设计以及频率响应特性分析一、实验目的通过定性观察不同输入信号下的电路输出，理解输入信号的频谱分布与系统频率响应的相对关系对信号的影响；通过二阶系统频率响应特性的定量测试，考察系统参数对典型二阶系统滤波特性的影响。二、实验设备 信号与系统实验电路模板、信号发生器、双综示波器、直流电源等。三、实验内容与要求1. 已知一有源二阶系统如下图： 理论分析其作为微分电路、积分电路或比例网络的条件：首先，在实际电路系统中并不存在理想的微分、积分或比例电路；只能是针对一定频率范围的信号，特定的电路系统呈现出相应的微分、积分或比例特性。以上电路的传递函数为，其中1R1C1, 2R2C2。可以看出，这是一个一阶高通与一个一阶低通环节的串连，其中12。幅频特性、相频特性为：、。当输入信号的角频率1/2时，H(j)1/(R1C2)、（）-90，即等效于积分电路；当输入信号的角频率1/21/1时，H(j)R2/R1、（）0，即等效比例电路。 为验证等效微分电路，选择一组元件参数，如R11k、R21k、C10.1uF、C20. 01uF，1= 0.0001s, 2 = 0.00001s，用信号发生器产生频率为100Hz，占空比为1:1的周期方波信号，实验观察记录输入、输出波形并做出适当解释； 类比，适当选择元件参数以及输入信号来验证等效积分电路和比例电路。要求画出所选元件参数下的电路频率特性、记录输入、输出波形并做出合理解释。2、 二阶系统频率响应特性分析 从四种二阶有源滤波参考电路任选1-2种，自选参数，分析计算系统的幅频响应特性； 将正弦信号输入二阶系统，改变输入信号频率，用示波器观察并记录输出信号的波形、幅值，并与理论计算比较。说明二阶谐振系统的阻尼系数a或品质因数Q对系统频率特性以及系统稳定性的影响。_Ui( t )Uo( t )C1C2R0RR1b) 高通滤波器R2参考电路图如下：_Ui( t )R1R2R0RC1C2a) 低通滤波器Uo( t )_Ui( t )Uo( t )RRR0RC2CCR/2d) 带阻滤波器c) 带通滤波器Uo( t )_Ui( t )R1R2R0RC1C2R3 实验二 全通网络构成的一个陷波电路一、实验目的通过利用全通网络设计一个实用的陷波电路这样一个实例，培养学生理论联系实际的意识；通过给予实验较大的发挥空间，培养学生学以致用、积极探索的科研精神。二、实验设备 信号与系统实验电路模板、信号发生器、双综示波器、直流电源等。三、实验内容以及要求：在图示电路原理图中，A1和A2分别构成全通网络, A3则构成一个加法电路。1）证明当R1C1=R2C2时，整个电路构成一种对=1/的陷波电路；2）自选元件参数实现对500Hz或1000Hz信号的陷波电路，理论计算并实验验证电路的幅频特性；3）为尽可能保证陷波频率的准确，可用合适的电位器W取代原理图中R1或R2。用信号发生器产生具有陷波频率的正弦信号输入，微调电位器使得输出最小。理论分析当R1C1R2C2时的陷波频率；4）分析影响陷波效果的因素并加以实验验证。R1Ui( t )Uo( t )RC1_+W（R2）RRRRRC2RRA2A3A1路结构的参数计算公式