【正文】 模塊電路板接通電源，用示波器從總體上先觀察各類濾波器的濾波特性。掌握無源和有源濾波器參數(shù)的設計方法。 ？ 無失真?zhèn)鬏斨傅氖欠扔泄潭ǖ乃p，有固定的時延，相位是頻率的 常數(shù) 倍。 但是 通過人眼觀察很難判定是否失真。（ CH2 為輸入信號， CH1 為輸出信號） 輸入信號 10kHz 時，不失真 9 輸入信號 50kHz 時，不失真 輸入信號 65kHz 時，不失真 輸入信號 80kHz 時，失真 10 輸入信號 120kHz 時，失真 ，改變電路參數(shù)，觀察電路輸出波形的失真情況，分析失真度，并加以總結 輸入信號頻率為 50kHz 時，調(diào)節(jié)電位器 11 五． 結果分析與討論 實際的線性系統(tǒng)，其幅頻與相頻特性都不可能完全滿足不失真?zhèn)鬏敆l件。另 一是系統(tǒng)對各頻率分量產(chǎn)生的相移不與頻率成正比，使響應的各頻率分量在時間軸上的相對位置產(chǎn)生變化，引起相位失真。 實驗二 信號的無失真?zhèn)鬏? 一． 任務和目標 通過實驗進一步了解信號無失真?zhèn)鬏敾驹怼?通過本次試驗，我們進一步 熟悉了產(chǎn)生零狀態(tài)響應、零輸入響應和全響應的電路 ，對三種響應有了直觀的認識 ，并 加深了對零輸入響應、零狀態(tài)響應和完全響應原理的理解，了解了三種響應的響應曲線以及這三種響應之間的聯(lián)系。 圖 23 零輸入響應曲線 3．閉合開關 S2，電容充電至 5V，斷開 S2，閉合 S1，得到完全響應曲線。 合上 S1，由電路可得11 )()( EtUdt tdUCR cc ?? ，則 RCtoRCtc eUeEtU ?? ??? )0()1()( 1 三．方案實現(xiàn)和具體設計（ P30） 、實驗電路板和函數(shù)發(fā)生器， 接通各部分電源。 …… 16 4 總體方案設計 ………………………………………… 16 方案實現(xiàn)和 具體設計 ………………………………… 16 實驗設計與實驗結果 ………………………………… 16 結果分析與討論 ……………………………………… 18 實驗五：信號的采樣與恢復實驗 ………………………………… 18 實驗任務與目的 ……………………………………… 18 總體方案設計 ………………………………………… 18 方案實現(xiàn)和具體設計 ………………………………… 19 實驗設計與實 驗結果 ……………………………… S1 和 S2 的閉合 /斷開來設置電路工作狀態(tài)（零輸入 /零狀態(tài) /完全） ， 用示波器觀察輸出（電容電壓）的 零輸入響應 、 零狀態(tài)響應 和 完全響應 ，記錄波形和當前響應時的各開關的狀態(tài)。 圖 25 完全響應曲線 五、結果分析與討論 實驗所 測 波形與理論 波形 較為 一致 ，基本符合預期。 熟悉信號無失真系統(tǒng)的結構與特性，掌握按試驗原理或頻率響應要求設計無失真系統(tǒng)或電路的方法。 信號的無失真?zhèn)鬏斒侵竿ㄟ^系統(tǒng)后輸出信號的波形與輸入信號的波形完全相同，僅有幅值上的差異和產(chǎn)生一定的延遲時間的傳輸。當系統(tǒng)對信號中各頻率分量產(chǎn)生不同程度的衰減，使信號的幅度頻譜改變時，會造成幅度失真；當系統(tǒng)對信號中各頻率分量產(chǎn)生的相移與頻率不成正比時，會使信號的相位頻譜改變，造成相位失真 。 六． 思考題 ，那么輸出信號波形與輸入 信號波形相同的主要原因是什么？ 波形相同，但波形所在的坐標軸的數(shù)值或單位不同。一般在 要求 傳輸?shù)念l段上基本滿足要求就可以了。 二、總體方案設計 (實驗教程 P36~37) 濾波器是對輸入信號的頻率具有選擇性的一個二端口網(wǎng)絡，它允許某些頻率（通常是某個頻率范圍）的信號通過，而其它頻率的信號幅值均要受到衰減或抑 12 制。 2． 實驗時，在保持濾波器輸入正弦波信號幅值（ Vi）不變的情況下，逐漸改變其頻率，用示波器或交流數(shù)字電壓表（ f＜ 200KHz），測量濾波器輸出端的電壓 V0 。 因此， 有源濾波器比無源濾波器有更理想的濾波效果。思考題 1．示波器所測濾波器的實際幅頻特性與計算出的理想幅頻特性有何區(qū)別？ 示波器測出的實際幅頻特性曲線比較平緩，不像計算出的理想幅頻 特性曲線那樣陡升陡降。 2．如果要實現(xiàn) LPF、 HPF、 BPF、 BEF 源濾器之間的轉換，應如何連接？ 將有源 LPF 與有源 HPF 串接即可得到 BPF 濾波器。如果已知 )( ?jHLow ，就可由式 (1)求得對應的 )( ?jHHigh ；反之亦然。 四、實驗設計與實驗結果 1． LPF+HPF 合成 BPF 低通濾波器 帶通濾波器 f vi vo vo/vi vi vo vo/vi 17 10 50 1 100 1 500 1000 2020 5000 10000 20200 50000 低通 +高通合成帶通濾波器的幅頻特性實驗數(shù)據(jù) 低通 +高通合成帶通濾波器的幅頻特性曲線 上限截止頻率為 1970Hz，下限截止頻率為 140Hz， 通頻帶 BW=1830Hz， 特征頻率為 435Hz 4． LPF+HPF 合成 BEF 低通濾波器 高通濾波器 帶阻濾波器 f/kHz f vi vo vo/vi vi vo vo/vi vi vo vo/vi 50 100 200 300 400 500 700 18 6 66667 8 33333 66667 1 1000 2 2020 5 5000 10 10000 低通 +高通合成帶阻濾波器的幅頻特性實驗數(shù)據(jù) 低通 +高通合成帶阻濾波器的幅頻特性曲線 上限截止頻率為 2200Hz，下限截止頻率為 80Hz， 通頻帶 BW=2120Hz， 特征頻率為 400Hz 五、結果分析與討論 所得實驗結果與預期基本相符，由幅頻特性曲線可知濾波器增益與理論值也比較接近。 19 實驗五 信號的采樣與恢復 一、實驗任務和目標 了解信號的采樣方法與過程及信號的恢復。 由傅立葉變換， 采樣信號的頻譜是原始信號頻譜的周期性延拓，其幅值衰減為原始信號幅值的 1/T 倍 。 )(tr )(*tr)()( 0??? ?? k kTttS ??(a) (b) (c) 采樣過程 (a)采樣開關可等效成脈沖調(diào)制器 (b)被采樣的連續(xù)時間信號 (c)采樣信號 信號的采樣與恢復原理框圖 20 3．改變被采樣輸入信號的頻率，再觀察采樣輸出信號以及通過低通濾波器后的恢復信號。 2． 輸入頻率為 100Hz 的正弦信號 被采樣信號 21 解調(diào)濾波后信號 3． 輸入頻率為 600Hz 的正弦信號 被采樣信號 解調(diào)濾波后信號 4． 輸入頻率為 1000Hz 的正弦信號 22 被采樣信號 解調(diào)濾波后信號 5． 輸入頻率為 100Hz 的三角波 被采樣信號 23 解調(diào)濾波后信