抽樣定理和脈沖調(diào)幅實(shí)驗(yàn)(參考版)
2025-04-28 13:02本頁面
【正文】 當(dāng)達(dá)到表2所示的信號(hào)時(shí)，在信號(hào)輸出端即可輸出所需要的信號(hào)。具體使用方式如下：信號(hào)輸出模式選擇：按下任一鍵不放，經(jīng)4秒后，狀態(tài)指示燈在00、011四個(gè)狀態(tài)之間變化，如果為所需狀態(tài)，松開鍵按即可。按信號(hào)指示燈的含義輸出為連續(xù)信號(hào)方式表1 狀態(tài)指示燈的含義四、 信號(hào)輸出指示燈的含義在模式10與模式11狀態(tài)下，信號(hào)A組與信號(hào)B組輸出指示燈：每組各六個(gè)，從上到下依次編號(hào)為D0、DDDDD5及E0、EEEEE5。11在模擬信號(hào)A組、模擬信號(hào)B組輸出連續(xù)信號(hào)方式，輸出信號(hào)的類型由相應(yīng)的信號(hào)輸出指示燈指示。在該模式下，按鍵可以控制信號(hào)輸出指示燈，隨著輸出信號(hào)指示燈的改變，相應(yīng)的輸出信號(hào)也將改變。在該模式下，不產(chǎn)生其它信號(hào)輸出，按鍵可以控制信號(hào)輸出指示燈，但此時(shí)信號(hào)輸出指示燈沒有任何含義。在該模式下，不產(chǎn)生其它信號(hào)輸出，按鍵可以控制信號(hào)輸出指示燈，但此時(shí)信號(hào)輸出指示燈沒有任何含義。三、 模式指示燈的含義JH5004信號(hào)產(chǎn)生模式指示燈有兩個(gè)，用來指示當(dāng)前信號(hào)產(chǎn)生模塊的工作模式。討論對(duì)二階網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)特性進(jìn)行控制的方法。用二次開發(fā)模塊的元件，改變一階網(wǎng)絡(luò)的阻尼系數(shù)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。從JH5004的信號(hào)發(fā)生器模塊的脈沖信號(hào)輸出端產(chǎn)生一單位階躍信號(hào)，加入到“二階網(wǎng)絡(luò)”模塊的X輸入端。這兩條曲線即為二階網(wǎng)絡(luò)的波特圖。（3） 然后不斷增加信號(hào)源的輸出頻率（1KHz一個(gè)步進(jìn)），測(cè)量相應(yīng)頻點(diǎn)二階網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào)，并記錄下輸出信號(hào)的幅度、輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的相位差。二階網(wǎng)絡(luò)在不同阻尼狀態(tài)下的單位沖擊響應(yīng)與單位階躍響應(yīng)曲線如圖所示：二階系統(tǒng)的波特圖如下圖：三、實(shí)驗(yàn)儀器JH5004“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)；20MHz示波器 一臺(tái)；低頻信號(hào)源（0Hz～2MHz） 一臺(tái)；四、實(shí)驗(yàn)?zāi)K說明在JH5004“信號(hào)與系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)箱中有一“二階網(wǎng)絡(luò)”模塊，該模塊的電路組成如下：其電路元件取值為：五、實(shí)驗(yàn)步驟二階網(wǎng)絡(luò)波特圖的測(cè)量：（1） 首先用低頻信號(hào)源產(chǎn)生一正弦信號(hào)，輸出信號(hào)幅度為2Vpp，加入到“二階網(wǎng)絡(luò)”模塊的X輸入端。當(dāng)時(shí)系統(tǒng)處于過阻尼振蕩，其單位沖擊響應(yīng)是一個(gè)衰減過程。一般二階系統(tǒng)的構(gòu)成電路如下圖：二階系統(tǒng)的傳輸函數(shù)一般可以寫成： 其中：二階網(wǎng)絡(luò)的頻響函數(shù)可以進(jìn)一步化解成：其中： ；在二階系統(tǒng)中，為二階系統(tǒng)的阻尼系數(shù)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告指出四階無源巴特沃思低通濾波器特性與六階無源巴特沃思低通濾波器特性的差異，并說明其原因？指出二階有源巴特沃思低通濾波器特性與二階有源切比雪夫低通濾波器特性的差異，并說明原因？指出二階有源巴特沃思低通濾波器特性與八階有源切比雪夫低通濾波器特性的差異？有源濾波器與無源濾波器的設(shè)計(jì)有什么不同，各適用在什么場(chǎng)合？ 實(shí)驗(yàn)八 二階網(wǎng)絡(luò)特性測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆斩A網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成方法；掌握二階網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)響應(yīng)特性；了解二階網(wǎng)絡(luò)波特圖的測(cè)量方法。（5） 二階有源切比雪夫低通濾波器特性測(cè)量：測(cè)量方法自擬。（3） 二階有源巴特沃思帶通濾波器特性測(cè)量：測(cè)量方法自擬。有源濾波器特性測(cè)量：（1） 二階有源巴特沃思低通濾波器特性測(cè)量：測(cè)量方法自擬。(B) 濾波器的頻響特性測(cè)量：用低頻信號(hào)源產(chǎn)生一正弦信號(hào)，然后不斷增加信號(hào)源的輸出頻率（20KHz一個(gè)步進(jìn)），測(cè)量相應(yīng)頻點(diǎn)的濾波器輸出信號(hào)的幅度，并記錄下來。（4） 六階無源巴特沃思高通濾波器特性測(cè)量：(A) 3dB頻點(diǎn)測(cè)量：首先用低頻信號(hào)源找出六階無源巴特沃思高通濾波器在高端頻率點(diǎn)的輸出幅度（在該頻點(diǎn)附近信號(hào)輸出保持不變），以該點(diǎn)的輸出信號(hào)幅度為參考。（3） 六階無源巴特沃思低通濾波器特性測(cè)量：（A） 3dB頻點(diǎn)測(cè)量：方法同四階無源巴特沃思低通濾波器特性測(cè)量。然后不斷增加或減少信號(hào)源的輸出頻率（20KHz一個(gè)步進(jìn)），測(cè)量相應(yīng)頻點(diǎn)的濾波器輸出信號(hào)的幅度，并記錄下來。（2） 四階無源巴特沃思帶通濾波器特性測(cè)量：（A） 帶通濾波器中心頻點(diǎn)測(cè)量：首先用低頻信號(hào)源產(chǎn)生一正弦信號(hào)，改變信號(hào)源的輸出頻率，當(dāng)濾波器輸出信號(hào)的幅度為最大，低頻信號(hào)源的頻率即為該帶通濾波器的中心頻點(diǎn)。（B） 濾波器的頻響特性測(cè)量：用低頻信號(hào)源產(chǎn)生一正弦信號(hào)，然后不斷增加信號(hào)源的輸出頻率（20KHz一個(gè)步進(jìn)），測(cè)量相應(yīng)頻點(diǎn)濾波器輸出信號(hào)的幅度，并記錄下來。其元件取值為：（10）八階有源切比雪夫低通濾波器，其3dB點(diǎn)在3400Hz。其元件取值為：（8）二階有源巴特沃思帶阻濾波器，其中心頻點(diǎn)在32KHz。其元件取值為：（6）二階有源巴特沃思高通濾波器，其3dB點(diǎn)在50KHz。其元件取值為：（4）六階無源巴特沃思高通濾波器，其過渡頻率在2MHz處。但不管N是多少，幅頻特性都通過3dB點(diǎn)；切比雪夫?yàn)V波器其頻響特性為：特點(diǎn)：1）所有曲線通過（，）點(diǎn)，因而把定義為切比雪夫?yàn)V波器的截止角頻率；2）在通帶內(nèi)，在1和之間變化；在通帶外，單調(diào)下降；3）通帶內(nèi)波動(dòng)均勻性；4）相位的非線性特性。在最常用的濾波器中又以巴特沃思濾波器、切比雪夫?yàn)V波器最常用。二、實(shí)驗(yàn)原理模擬濾波器根據(jù)其通帶的特征可分為：（1） 低通濾波器；（2） 高通濾波器；（3） 帶通濾波器；（4） 帶阻濾波器；在這四類濾波器中，又以低通濾波器最為典型，其它幾種類型的濾波器均可從它轉(zhuǎn)化而來。用短路線連接“PAM抽樣定理”模塊的A與C端，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。PAM信號(hào)的恢復(fù)：用短路線將“PAM抽樣定理”模塊輸出端的采樣序列與“無源與有源濾波器” 單元的“八階切比雪夫低通濾波器”的輸入端相連。模擬信號(hào)的加入：用短路線將“信號(hào)A組”輸出1KHz正弦信號(hào)與“PAM抽樣定理”模塊的信號(hào)輸入X端相連。五、實(shí)驗(yàn)步驟按附錄二的方法設(shè)置JH5004信號(hào)產(chǎn)生模塊為模式1，在該模式下在正弦信號(hào)16KHz、32KHz輸出端產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)輸出，同時(shí)在信號(hào)A組產(chǎn)生1KHz信號(hào)，在信號(hào)B組產(chǎn)生125KHz信號(hào)輸出，以及PAM所需的抽樣時(shí)鐘。前一個(gè)低通濾波器是為了濾除高于fs／2的輸入信號(hào)，防止出現(xiàn)頻譜混迭現(xiàn)象，產(chǎn)生混迭噪聲，影響恢復(fù)出的信號(hào)質(zhì)量。一個(gè)完整的PAM電路組成如下圖所示。抽樣信號(hào)的時(shí)域與頻域變化過程及原理框圖如下。抽樣過程是模擬信號(hào)數(shù)字化的第一步，抽樣性能的優(yōu)劣關(guān)系到通信設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)。抽樣定理在通信系統(tǒng)、信息傳輸理論方面占有十分重要的地位。在FDM解復(fù)用中，可以觀察到信號(hào)串?dāng)_（在第一路信號(hào)
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