信號(hào)與線性系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-信號(hào)取樣與恢復(fù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-08-31 14:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 輸入信號(hào)頻譜 取樣脈沖序列頻譜 13 圖中， 1kHz 輸入信號(hào)幅度為 ，與示波器測(cè)量值 有一些差距，而且頻率大概是800Hz， 這是由于運(yùn)行時(shí)間太短造成的 。在采用占空比 20%的取樣脈沖序列取樣后， 1kHz 基波的幅度為 ，與 *= 的理論值基本吻合。采用恢復(fù)濾波器恢復(fù)之后， 1kHz 輸出信號(hào)的幅度為 ，與示波器測(cè)量值 相吻合，也與 = 的理論結(jié)果相吻合。 （二） 輸入信號(hào)： 2KHz 正弦波 ，幅度 5V，占空比 50% 取樣脈沖序列： 8kHz 矩形脈沖序列，幅度 5V，占空比 20% (1)示波器仿真測(cè)試結(jié)果分析： 首先，從各點(diǎn)信號(hào)的波形形狀可知，與信號(hào)取樣與恢復(fù)電路的基本工作原理和預(yù)期結(jié)果有一定差異，這主要是由于濾波器的截止頻率太大，濾波不徹底造成的。 理論推導(dǎo)： ? ?? ?( ) ( 4000 ) ( 4000 )2S ( ) S a 1600055? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ??? ? ?? ? ? ??????????nFjnjn 因?yàn)? 輸出信號(hào)頻譜 14 ? ?? ?1( ) ( ) * ( ) S a2 2 2Sa 2ssssnssnsnF j F j S j E F j nnE F j nT? ? ?? ? ? ? ? ?????? ???? ? ??? ? ???? ? ????? ???????? ???? ?????? 所以 ? ? ? ?( ) S a 4 0 0 0 1 6 0 0 0 4 0 0 0 1 6 0 0 055??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ???? ? ? ? ? ??????snnF j n n 分析上式，可知在 16000s? ? ???范圍內(nèi)， ()sFj? 包括以下幾項(xiàng) ? ? ? ?? ? ? ?( ) 4 0 0 0 4 0 0 05Sa 1 2 0 0 0 1 2 0 0 0 , 1 6 0 0 055?? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??????? ? ? ? ?????sFj 其中第 1 項(xiàng)為 0n? 的主延拓，后一項(xiàng)由 1n??時(shí)的延拓得到。 采用截止頻率為 4kHz 的低通濾波器 1, 8 0 0 0()0 , 8 0 0 0??? ???? ????Hj 對(duì) ()sFj? 進(jìn) 行濾波恢復(fù)，可得 ? ? ? ?1 ( ) ( ) ( ) 4 0 0 0 4 0 0 05?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?????sF j F j H j 1()Fj? 對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)為 4 0 0 0 4 0 0 01 ( ) 0 . 1 ( ) 0 . 2 c o s ( 4 0 0 0 )?? ??? ? ? ? ?j t j tf t e e t 恢復(fù)的結(jié)果依然是一個(gè)余弦信號(hào)，頻率為 20xxHz，此結(jié)果與示波器仿真結(jié)果不一致，這主要是由于濾波器的截止頻率太大，濾波不徹底導(dǎo)致的。理論幅度為 ，與原信號(hào) ()ft 不同。 由仿真圖可知：輸入信號(hào)的峰值為 ，而輸出信號(hào)的峰值為 ，本電路在 2kHz 處恢復(fù)濾波器的幅頻響應(yīng)為 ?；謴?fù)輸出信號(hào)的理論幅值應(yīng)該為 1 .9 6 8 S a 4 .8 2 9 1 .7 7 9 V55???? ? ????? 與實(shí)測(cè)值 有微小差異，這主要是由于濾波器的截止頻率太大，濾波不徹底導(dǎo)致的。 15 ① 采用模擬開(kāi)關(guān)取樣電路的取樣特性： 圖中 T1 時(shí)標(biāo)點(diǎn)：輸入信號(hào)幅度為 ，取樣輸出幅度為 ，兩者有很大差異。取樣脈沖序列的幅度為 ，但它對(duì)取樣輸出幅度無(wú)影響。 ② 恢復(fù)信號(hào)與輸入信號(hào)的相位和幅度差異 ， 相位差異主要是由恢復(fù)濾波器的相頻響應(yīng)決定，幅度差異取決于恢復(fù)濾波器的幅頻響應(yīng)以及取樣脈沖序列的占空比。根據(jù)上圖，可求得輸入輸出信號(hào)相位差（輸出滯后輸入）和幅度比值（輸出 /輸入）分別為 7 7 .7 4 93 6 0 1 1 1 .9 6250? ? ? ? ? ??k （ 2） Bode 圖分析儀仿真測(cè)試結(jié)果分析 Bode 圖分析儀 XBP1 和 XBP2 測(cè)得的二階壓控電壓源低通濾波器和阻容無(wú)源濾波電路的頻率響應(yīng)（包括幅頻響應(yīng)與相頻響應(yīng)）如圖所示。 二階壓控電壓源低通濾波器幅頻響應(yīng) 二階壓控電壓源低通濾波器相頻響應(yīng) 16 Bode 圖分析儀 XBP1 和 XBP2 測(cè)試結(jié)果 ： 圖中分別精確定位了兩級(jí)濾波器在 2kHz 頻率點(diǎn)出的幅頻和相頻特性，據(jù)此可直接定量分析取樣信號(hào)恢復(fù)前后的幅度和相位差異： ① 相位差異分析。在 2kHz 處，二階壓控電壓源低通濾波器的相頻響應(yīng)為 176。，即滯后 176。，阻容無(wú)源濾波電路相頻響應(yīng)為 176。，即滯后 176。兩級(jí)濾波累計(jì)滯后為+=176。，與理論計(jì)算結(jié)果有很大差異，這主要是由于濾波器的截止頻率太大，濾波不徹底，其他信號(hào)疊加在有用 信號(hào)上導(dǎo)致的。 ② 幅度差異分析。 2kHz 處，二階壓控電壓源低通濾波器的幅頻響應(yīng)為 ，阻容無(wú)源濾波電路幅頻響應(yīng)為 。兩級(jí)濾波串聯(lián)幅頻響應(yīng)為 =。此外，輸入輸出幅度差異還與取樣脈沖序列占空比有關(guān)，在無(wú)混疊條件下，主延拓的幅度與占空比 sT? 的關(guān)系為 (0)= sA E T? 此處 =1E ，占空比取 20%，故 (0)= ? ? 。綜合前面的結(jié)果，輸入輸出幅度比值（輸出 /輸入）理論值為 =，與理論計(jì)算結(jié)果有微小差異，這主要是由于濾波器的截止頻率太大，濾波不徹底，其他信號(hào)疊加在有用信號(hào)上導(dǎo)致的。 （ 3） 頻譜分析儀仿真測(cè)試結(jié)果分析 阻容無(wú)源濾波電路幅頻響應(yīng) 阻容無(wú)源濾波電路相頻響應(yīng) 17 取樣脈沖序列頻譜 取樣信號(hào)頻譜 輸出信號(hào)頻譜 18 圖中， 2kHz 輸入信號(hào)幅度為 ，與示波器測(cè)量值 基本相同。在采用占空比 20%的取樣脈沖序列取樣后， 2kHz 基波的幅度為 ，與 *= 的理論值基本吻合。采用恢復(fù)濾波器恢復(fù)之后， 2kHz 輸出信號(hào)的幅度為 ，與示波器測(cè)量值 有微小差異，與 = 的理論結(jié)果相吻合。 （三） 輸入信號(hào)： 10KHz 正弦波 ，幅度 5V，占空比
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1