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第1页共32页实验一常用信号的观察一、任务与目标1.了解常用信号的波形和特点。2.了解相应信号的参数。3.学习函数发生器和示波器的使用。二、实验过程1．接通函数发生器的电源。2．调节函数发生器选择不同的频率的正弦波、方波、三角波、锯齿波及组合函数波形，用示波器观察输出波形的变化。三、实验报告(x为时间，y为幅值)100Hz4V正弦波y=2sin(628x-π/2)第2页共32页100Hz4V方波y=2t=(2n-1)x*0.0025~(2n+1)x*0.0025x为奇y=-2t=(2n-1)x*0.0025~(2n+1)x*0.0025x为偶100Hz4V锯齿波第3页共32页100Hz4V三角波由50Hz的正弦波和100Hz正弦波组合的波形y=0.2sin(628x)+0.1sin(314x)第4页共32页实验二零输入、零状态及完全响应一、实验目标1．通过实验，进一步了解系统的零输入响应、零状态响应和完全响应的原理。2．学习实验电路方案的设计方法——本实验中采用用模拟电路实现线性系统零输入响应、零状态响应和完全响应的实验方案。二、原理分析实验指导书P4三、实验过程1、接通电源；2、闭合K2，给电容充电，断开K2闭合K3，观察零输入响应曲线；3、电容放电完成后，断开K3，闭合K1，观察零状态响应曲线；4、断开K1，闭合K3，再次让电容放电，放电完成后断开K3闭合K2，在电容电压稳定于5V后断开K2，闭合K1，观察完全响应曲线。四、实验报告上图为零输入响应、零状态响应和完全响应曲线。五、实验思考题系统零输入响应的稳定性与零状态响应的稳定性是否相同？为什么？答：相同。因为系统零输入响应和零状态响应稳定的充分必要条件都是系统传递函数的全部极点si(i=1,2,3,…,n)，完全位于s平面的左半平面。第5页共32页实验五无源与有源滤波器一、实验原理实验指导书P14二、实验目的1．了解无源和有源滤波器的种类、基本结构及其特性；2．分析和对比无源和有源滤波器的滤波特性；3．掌握无源和有源滤波器参数的设计方法。三、实验内容1、观察电路板，接通电源；2、选定TP1从示波器上得出其大致幅值变化。改变频率，记录幅值，在变化剧烈处多记录几点；3、依次记录其他各滤波器幅频特性。四、实验报告无源滤波器幅频特性无源LPF无源HPF无源BPF无源BEFf/HzU/Vf/HzU/Vf/HzU/Vf/HzU/V106.164000.20500.202004.60606.126000.44800.403004.041006.048000.681500.604003.562005.8010000.962000.805002.863005.4820001.243001.007001.924005.0830001.805001.408001.605004.6040002.607001.809001.286004.1250003.2415002.2010001.087003.6860003.8422002.2014000.648003.4080004.4430002.0016000.529003.04100004.8835001.8018000.4410002.80130005.1645001.6020000.6815002.08150005.2060001.4022000.9220001.60200005.2080001.2030001.3230000.6590001.0040002.5240000.34150000.4670003.76100004.28110004.60第6页共32页有源滤波器幅频特性有源LPF有源HPF有源BPF有源BEFf/HzU/Vf/HzU/Vf/HzU/Vf/HzU/V1006.043000.20500.36506.402006.044000.321000.782006.024005.725000.522001.444005.646005.086000.763002.046004.207004.447001.024002.528003.2210004.008001.165002.8010002.3815003.0810001.566002.9812001.2220002.4415002.567003.1415000.9825001.8420003.449003.3817001.1230001.2430004.4815003.8020001.6040000.7840005.2020003.9225002.6260000.4250005.3225003.8030003.6480000.3470005.5230003.6040004.4490000.2090005.6040003.1450005.02100005.6860002.4060005.20150005.68100001.5680005.66150000.76100006.38200000.441．根据实验测量所得数据，绘制各类滤波器的幅频特性曲线。第7页共32页Matlab仿真的无源低通滤波器幅频特性曲线与有源低通滤波器幅频特性曲线有源低通滤波器截止频率：500Hz无源低通滤波器截止频率：398HzMatlab仿真的无源高通滤波器幅频特性曲线与有源高通滤波器幅频特性曲线第8页共32页有源高通滤波器截止频率：2200Hz无源高通滤波器截止频率：6000HzMatlab仿真的无源带通滤波器幅频特性曲线与有源带通滤波器幅频特性曲线无源带通滤波器上限截止频率10000Hz下限截止频率：199Hz通带宽度9801Hz有源带通滤波器上限截止频率5011Hz下限截止频率：707Hz通带宽度4304Hz第9页共32页Matlab仿真的无源带阻滤波器幅频特性曲线与有源带阻滤波器幅频特性曲线无源带阻滤波器上限截止频率398Hz下限截止频率：5623Hz阻带宽度5225Hz有源带阻滤波器上限截止频率630Hz下限截止频率：3981Hz通频带3351Hz2．比较分析各类无源和有源滤器的滤波特性。答：无源低通滤波器的截止频率比有源低通滤波器的截止频率低；无源高通滤波器的截止频率比有源高通滤波器的截止频率高；无源带通滤波器通带宽度比有源带通滤波器小很多；无源带阻滤波器比有源带阻滤波器阻带宽度大。综上，有源滤波器的滤波特性要比无源率波器的特性好。五、实验思考题1．示波器所测滤波器的实际幅频特性与计算出的理想幅频特性有何区别？答：高通滤波电路的幅频响应曲线，在0wWl范围内的频率为阻带，高于Wl的频率为通带。理论上，它的带宽BW为无穷大，但实际上，由于受有源器件带宽的限制，高通滤波电路的带宽也是有限的。同样的，带阻滤波电路的幅频响应曲线中，它有两个通带：0wWh及wWl，和一个阻带：WhwWl。因此它的功能是衰减Wl到Wh间的信号。同高通滤波电路相似，由于受有源器件带宽的限制，通带wwL也是有限的。2．如果要实现LPF、HPF、BPF、BEF源滤器之间的转换，应如何连接？答：LPF和HPF的相互转换可以简单地把电容和电感互相替换，并且替换后的元件值为原来的倒数，可以变换成相应的高通滤波器；第10页共32页将低通滤波器和高通滤波器并联在一起，可以形成带阻滤波电路，设低通滤波器的通带截止频率为f1，高通滤波器的通带截止频率为f2，且f1＜f2。当二者并联在一起时，凡是f＜f1的信号均可从低通滤波器中通过，凡是f＞f2的信号则可从高通滤波器中通过，唯有f1＜f＜f2的信号被阻断，于是电路成为一个带阻滤波器；将低通滤波器和高通滤波器串联起来，即可获得带通滤波电路，低通滤波器的通带截止频率为f2，即该低通滤波器只允许f＜f2的信号通过；而高通滤波器的通带截止频率为f1，即它只允许f＞f1的信号通过。现将两者串联起来，且f2＞f1，则其通频带即是上述二者频带的覆盖部分，即等于f2−f1，成为一个带通滤波器。第11页共32页实验六低通、高通、带通、带阻滤波器间的变换一、实验原理实验指导书P19二、实验目的1．通过本实验进一步理解低通、高通和带通等不同类型滤波器间的转换关系；2．熟悉低通、高通、带通和带阻滤波器的模拟电路，并掌握其参数的设计原则。三、实验内容1．由低通滤波器变换为高通滤波器。2．由高通滤波器变换为低通滤波器。3．在一定条件下，由低通和高通滤波器构成带通滤波器。4．在一定条件下，由低通和高通滤波器构成带阻滤波器。四、实验步骤1．实验电路接通电源。2．将函数信号发生器输出的正弦信号接入无源（或有源）滤波器的输入端，调节该正弦信号频率时,用示波器观察其低通滤波器输出幅值的变化。2．按步骤1，逐步用示波器或数字万用表观察测量LPF、HPF、BPF、BEF输出幅值的变化。五、实验报告实验数据低通滤波器TP1带通滤波器TP2低通滤波器TP3高通滤波器TP4带阻滤波器TP5f/HzU/Vf/HzU/Vf/HzU/Vf/HzU/Vf/HzU/V506.20100.12505.76500.20306.043006.20200.401005.161000.388505.804006.11301.001504.482000.752805.365006.04401.402003.883001.121005.006005.86601.642503.324001.521504.208005.60702.163502.65001.842003.4010005.20902.884502.086002.163002.1612004.881003.086001.648002.764001.4015004.321503.968001.2410003.245001.1620004.002004.4410001.0815004.126001.3225003.603005.1615000.7820004.767001.6030003.204005.3620000.5230005.328001.9635002.808005.3230000.3840005.6010002.6040002.4810005.1240000.2060005.8815003.8050002.1615004.4890006.0020004.6060001.8420003.8425005.0090001.2030002.9430005.32150000.7840002.3660005.8470001.4690006.00100001.08第12页共32页150000.78画出由低通滤波器和高通滤波器构成带通、带阻滤波器的模拟电路。带通滤波器如上图带阻滤波器如上2．画出各种滤波器实验的频率特性曲线。第13页共32页TP1的幅频特性曲线TP2的合成带通幅频特性曲线第14页共32页TP3的低通幅频特性曲线TP4的高通幅频特性曲线第15页共32页TP5的合成带阻电路幅频特性曲线七、实验思考题1．由LPF、HPF连接带通、带阻滤波器有何条件？答：带通滤波器的构成可以把一个低通滤波器和一个高通滤波器串联起来，使LPF的截止频率f2大于HPF的截止频率f1。它使频率为f1ff2的信号通过，从而消除其余高频段和低频段的信号。带阻滤波器的构成把一个低通滤波器和一个高通滤波器并联起来，使LPF的截止频率ff1小于HPF的截止频率f2。它阻碍频率为f1ff2的信号通过。2．有源滤波器与无源滤波器的频率特性有何不同？答：无源滤波器仅由电阻、电容、电感等无源元件构成的滤波器称。有源滤波器由无源器件再加上一些有源器件，如三极管、运算放大器等构成。与无源滤波器相比，有源滤波器的频率特性几乎不受负载的影响。有源滤波自身就是谐波源，有源滤波除了滤除谐波外，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95％以上，补偿无功细致。第16页共32页实验七信号的采样与恢复实验一、实验原理实验指导书P23二、实验目的1．了解信号的采样方法与过程及信号的恢复。2．通过实验验证采样定理，并掌握采样周期的基本设计原则。3．在前面实验基础上，掌握根据实验原理框图（图7-1）设计实验方