信号与系统实验指导书
赵 磊 编写
昆明理工大学理学院电子信息实验室
2009年12月
信号与系统实验指导书
目录
第一部分 实验箱实验
实验箱整体布局 ........................................................................................ １ 实验一 函数信号发生器 .......................................................................... ２ 实验二 单片机低频信号发生器 .............................................................. ５ 实验三 频率计 .......................................................................................... ８ 实验四 扫频源 ...................................................................................... １０ 实验五 信号的分解与合成 .................................................................. １３ 实验六 抽样定理 .................................................................................. １６ 实验七 无源和有源滤波器 .................................................................. １８ 实验八 四阶巴特沃斯滤波器 .............................................................. ２４
第二部分 上机实验
实验一 连续时间信号的时域分析 ...................................................... ２５ 实验二 连续时间信号的卷积 .............................................................. ３０ 实验三 连续时间周期信号的傅里叶级数 .......................................... ３３ 实验四 连续时间系统的时域分析 ...................................................... ３７ 实验五 连续时间系统的频域分析 ...................................................... ３９ 实验六 连续时间系统的复频域分析 .................................................. ４１ 实验七 设计性实验 .............................................................................. ４５
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第一部分 实验箱实验
实验箱整体布局
二阶有源和 无源滤波器模块 峰值检波器 频率计模块 毫伏表模块 四阶巴特沃斯 滤波器模块 扫频源模块 二阶网络函数 模拟模块 函数信号发生器模块 方波分解 与合成模块 单片机低频信号发生器模块 二阶网络状态 轨迹显示模块 抽样定理模块 图1 众友ZYE1701C2型信号与系统实验箱整体布局
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实验一 函数信号发生器
一、实验目的：
1、了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点。 2、熟悉由该模块产生信号的方法 3、熟悉示波器的使用方法。 二、实验仪器：
1、信号与系统实验箱。 2、20M双踪示波器一台。 三、原理与模块简介：
1、ICL8038产生信号的原理：
ICL8038是单片集成函数信号发生器，其内部框图如图1-1所示，它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成。
图1-1 ICL8038原理方框图
外接电容C由两个恒流源充电和放电，电压比较器A、B的阀值分别为电源电压(VCC+VEE)的2/3和1/3。恒流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节，但必须I2>I1。当触发器的输出为低电平时，恒流源I2断开，恒流源I1给C充电，它的两端电压Uc随时间线性上升，当Uc达到电源电压的2/3时，电压比较器A的输出电压发生跳变，使触发器输出由低电平变为高电平，恒流源I2接通，由于I2>I1（设I2=2I1），恒流源I2将电流2I1加到C上反充电，相当于一个净电流I放电，C两端的电压Uc又转为直线下降。当它下降到电源电压的1/3时，电压比较器B的输出电压发生跳变，使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平，恒流源I2断开，I1再给C充电，?如此周而复始，
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产生振荡。
若调整电路，使I2=2I1，则触发器输出为方波，经反相缓冲器由管脚⑨输出方波信号。C上的电压Uc上升与下降时间相等时为三角波，经电压跟随器从管脚③输出三角波信号。将三角波变成正弦波是经过一个非线性的变换网络（正弦波变换器）而得以实现，在这个非线性网络中，当三角波电位向两端顶点摆动时，网络提供的交流通路阻抗会减小，这样就使三角波变为平滑的正弦波，从管脚②输出。如图1-2所示。
正弦波失真度调整1 正弦波输出2 三角波输出3 占空比调整4 频率调整5 +VCC 6 调频偏置电压7 ICL 8038 14 13 12正弦波失真度调整 11-V 10外接电容 9 方波输出 8 调频电压输入端 图1-2 ICL8038管脚图
2、该模块的结构框图如图1-3所示：
图1-3 函数信号发生器结构框图
3、该模块面板结构图如图1-4所示：
输出端接地端GND31 电源指示灯L3
输出端TP301
“频率调节”旋钮
W302
W303
W305
该模块开关S3
“幅度调节”旋钮
“频率选择”档K301
“波形选择”档K302
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