实验一 信号波形的观察和测试
一、实验目的
1．学习示波器、函数发生器和万用电表的使用方法。 2．学会用示波器测量信号的周期和频率。
3．学会用示波器测量, 直流信号, 正弦交流信号的叠加。 二、实验原理
1．直流, 正弦交流, 三角波，方波是常用的电信号, 可由直流稳压电源, 函数发生器提供, 如下图1-1所示, 这些波形都能用示波器进行观察。
图1-1 用示波器观察波形
2．直流电的主要参数是幅度V或I, 用万用表测试最方便，但直流电压的幅度也可用示波器测量。当需要测定信号中直流分量时, 可将输入耦合方式开关置“DC”, 这时仅显示信号中的直流分量波形,从示波器Y轴就能读出直流分量的幅度。
正弦交流电的主要参数是振幅(Vm,Im), 周期T, 频率f和初相角, 它们都可以用示波器进行测定, 从示波器Y轴(垂直)刻度尺可读得被测波形的幅度, 从X轴(水平)刻度尺可读得被测波形的周期。
测试信号幅度的常用仪器有万用表, 晶体管毫伏表和示波器。应注意用万用表和毫伏表测交流电时, 读书都是有效值,它们的测量对象, 仅限于正弦交流电, 测量误差会受到信号的频率和波形失真程度的影响。 因此不要用万用表和毫伏表去测量方波, 三角波的幅度.除非对读数进行必要的修正。万用毫伏表示波器测试正弦家六电压的性能比较如表2-10-1所示。
三、实验内容
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1、信号的观察及幅度的测定：
按图1-2方式连接函数信号发生器, 示波器, 晶体管毫伏表和万用表。
图1-2 信号的测量
a．信号发生器产生100HZ, 1500Hz, 5kHz三种不同频率的正弦信号, 幅度自定。要求调节示波器在荧光屏上观察到一个或若干个完整波形, 务必使图形清晰和稳定。从Y轴刻度读出被测信号幅度, 并与万用电表读数相比较。结果填表1-1。
表1-1
示波器测得振幅 万用表读数
b．信号发生器产生400Hz正弦信号，方波和三角波, 调节示波器使波形稳定, 从Y轴刻度读出被测信号幅度, 并与万用电表读数相比较。结果填表1-2。
表1-2
400Hz 示波器测得振幅 万用表读数 2．示波器测得正弦信号频率
从低到高调节信号发生器频率, 观察示波器荧光屏中波形变化情况。并由X轴刻度的t/cm数测量, 当信号发生器在刻度为100Hz, 1.5kHz, 20kHz, 100Hz时输出信号的实际
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100Hz 1 500Hz 5 000Hz 正弦波 方波 三角波
频率。结果填表1-3。
表1-3 信号发生器输出频率 周期 示波器实测 频率 3．观察直流信号，直流信号与交流(正弦波信号)叠加后的波形。
a．用示波器观察直流稳压电源输出, 示波器偶合方式开关置”DC”改变偶合方式开关为”AC”, 注意显示的变化。
b．观察0.5V直流信号和1V的正弦信号叠加后的波形画出所观察的波形, 分别改变直流信号和正弦信号的幅度, 观察显示波形的变化。
四、 实验设备
示波器 一台 函数发生器 一台
万用表 一台 直流稳压电源 一台 五、实验报告
1，整理并比较“实验内容”1中用示波器和万用表对同一信号幅度测试的结果，并验算其最大与有效值之间的关系。
2．整理并比较“实验内容”1中用示波器和万用表对同一频率不同信号波形幅度测量的结果，从这些仪器测量范围判断哪些数据是错误的。
3．简述用示波器值读被测信号周期时T/cm旋钮的作用，比较用示波器测得的频率与信号发生器示数是否相符。
4．说明耦合方式开关置“DC”或“AC”时以及用连续扫描和触发扫描时所观察到的“实验内容”3(a)波形所发生的变化。
5．简述如何使用示波器测试直流信号与正弦信号叠加的方法。
6．归纳示波器使用要点及测量信号幅度，周期，频率等参数的方法。整理测量结果。并分析误差原因。
3
100Hz 1 500Hz 20kHz 100kHz
实验二 MATLAB编程初步
一. 实验目的
1、初步学习MATLAB语言，熟悉MATLAB软件的基本使用； 2、熟悉其编程方法及常用语句；
3、通过MATLAB产生常用连续信号的程序，了解MATLAB的编程方法。
二．实验原理
连续信号是指自变量的取值范围是连续的，且对于一切自变量的取值，除了有若干个不连续点以外，信号都有确定的值与之对应，这种信号就是连续信号。
严格来说，MATLAB并不能处理连续信号，而是用等时间间隔点的样值来近似表示连续信号。当取样时间间隔足够小时，这些离散的样值就能较好地近似连续信号。
对于连续时间信号f（t），可用f、t两个行向量来表示。 例：t=-10：1.5：10； f=sin(t)./ t ;
可以产生t= -10~10，间隔1.5的序列以及f?sin(t)的值。 t用命令：plot(t,f)可得如下图形，显然显示效果较差，这是因为t的间隔过大，只要改变为：t=-10：0.5：10；可得图二。
图一 图二 但图二还存在问题，t=0时，曲线间断，为什么？如何处理？ 三．实验内容
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1、熟悉MATLAB软件平台的使用； 2、产生常用的典型信号
?(t),u(t),e?2tu(t),sin(2?50t)
3、产生f(t)?(1?t2)[u(t?2)?u(t?2)]信号； 4、画出以上信号的波形图。 四．实验设备
PC机一台能全速运行MATLAB 五．实验程序
1、阶跃子程序： function f=ut(t) f=(t>0);
2、冲激子程序： function chongji(t1,t2,t0) dt=0.01; t=t1:dt:t2; n=length(t); x=zeros(1,n); x(1,(t0-t1)/dt+1)=1/dt; stairs(t,x);
3、指数函数程序： t=-5:0.01:5; f=exp(-2*t).*ut(t); plot(t,f)
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