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)-wenkub.com
2025-07-12 14:43 本頁(yè)面
【正文】 恢復(fù)濾波器的相頻特性、幅頻特性及取樣脈沖占空比會(huì)影響恢復(fù)信號(hào)的相位、幅值，這時(shí)可計(jì)算的差異。 （二） 輸入信號(hào)： 1KHz 正弦波 ，幅度 4V，占空比 50% 取樣脈沖序列： 16kHz 矩形脈沖序列，幅度 4V，占空比 20% 輸入信號(hào)與取樣脈沖序列 取樣信號(hào)與輸出信號(hào) 輸入信號(hào)與取樣脈沖序列 取樣信號(hào)與輸出信號(hào) 31 輸入信號(hào)：幅度 4V 頻率 1kHz 輸出信號(hào) :幅度 頻率 1kHz 輸入與輸出信號(hào)之間的相位差： 72? 可見，輸入信號(hào)幅度和頻率與輸入信號(hào)相一致。 占空比 10%同理，在此不作詳述。輸入輸出幅度比值（輸出 /輸入）理論值為 =，與理論計(jì)算結(jié)果基本一致。 （二） 占空比 20% 輸入信號(hào)： 1KHz 正弦波 ，幅度 5V，占空比 50% 取樣脈沖序列： 16kHz 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： 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) 果吻合。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)果基本一致。 ② 幅度差異分析。阻容無(wú)源濾波電路相頻響應(yīng)為 176。 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 32 1 3 .9 3 8 3 6 0 7 7 .51 1 0? ? ? ? ?? ??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。由于濾波器的濾波特性不理想，在 10kHz 處的信號(hào)沒(méi)有完全率除掉，但幅 度已經(jīng)明顯減小。兩級(jí)濾波串聯(lián)幅頻響應(yīng)為 =。 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 10kHz 處恢復(fù)濾波器的幅頻響應(yīng)為 。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。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)= ? ? 。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。即滯后 176。 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。 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 。 （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。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)果基本一致。 ② 幅度差異分析。阻容無(wú)源濾波電路相頻響應(yīng)為 176。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 32 1 6 . 7 3 43 6 0 7 8 . 01 1 0? ? ? ? ?? ??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。) （ 2） Multisim 軟件 仿真 測(cè)試 結(jié)果 如下： 幅頻特性： 0 2 4 6 8 10 12 14 16x 1 040123f / H zabs(H)幅頻特性0 2 4 6 8 10 12 14 16x 1 0443210f / H zangle(H)相頻特性圖 截止頻率為 8KHZ 的低通濾波器仿真 圖 圖 二階壓控電壓源低通濾波器幅頻響應(yīng) 9 相頻特性： 四、 仿真、測(cè)試方案 結(jié)果與 分析 1． 信號(hào)取樣與 恢復(fù)電路的仿真測(cè)試數(shù)據(jù) 恢復(fù)濾波器 截止頻率 取樣脈沖序列 1kHz 4kHz 8kHz 8kHz 矩形脈沖序列 7kHz 正弦波 2kHz 正弦波 2kHz 正弦波 16kHz 矩形脈沖序列 1kHz 正弦波 12kHz 正弦波 10kHz 正弦波 圖 阻容無(wú)源濾波電路幅頻響應(yīng) 圖 二階壓控電壓源低通濾波器相頻響應(yīng) 圖 阻容無(wú)源濾波電路相頻響應(yīng) 表 仿真測(cè)試輸入信號(hào)設(shè)置表 10 32kHz 矩形脈沖序列 1kHz 正弦波 4kHz 正弦波 8kHz 正弦波 2． 仿真測(cè)試與分析 （一） 輸入信號(hào)： 1KHz 正弦波 ，幅度 5V，占空比 50% 取樣脈沖序列： 16kHz 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： 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)果吻合。angle(H)39。 xlabel(39。)。f/Hz39。 [H,W]=freqs(A,B)。title(39。)。幅頻特性 39。ylabel(39。 圖 阻容無(wú)源濾波電路幅頻響應(yīng) 圖 二階壓控電壓源低通濾波器幅頻響應(yīng) 圖 阻容無(wú)源濾波電路相頻響應(yīng) 6 subplot(2,1,1) plot(f,abs(H))。) （ 2） Multisim 軟件 仿真 測(cè)試 結(jié)果 如下： 幅頻特性： 圖 截止頻率為 1KHZ 的低通濾波器仿真 圖 0 20xx 4000 6000 8000 10000 120xx 14000 160000123f / H zabs(H)幅頻特性0 20xx 4000 6000 8000 10000 120xx 14000 1600043210f / H zangle(H)相頻特性 圖 二階壓控電壓源低通濾波器幅頻響應(yīng) 5
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