们可构成一个BPF;如果wCL?wCH,则由它们可构成一个BEF。
(2)有源滤波器与无源滤波器的频率特性有何不同?
答:a.无源滤波器的幅频响应最大值为1,对信号不具有放大能力,有源滤波器
可对信号放大!
b. 无源滤波器频率特性会随负载的变化而变化;有源滤波器的幅频特性与负载无关,但是其幅频特性会受其增益带宽积输入电容和电阻的影响。
六、实验心得
这次实验让我学到了很多关于各种滤波器的设计以及转换的知识。在学习的过程中我知道该如何改变滤波器器的截止频率。同时也发现自己进行实验时遇到的问题,即在实验前没有充分预测实验结果,因而在实验中并不知道实验结果是否正确!就拿这次试验来说,如果我事先预测各滤波器的截止频率,在做实验时,我就可立即发现实验结果与预测结果之间的较大差异,这样我可以即时分析问题,而不会在处理数据时猜测可能出现的原因,节省时间!但总的来说,这次实验让我学到了很多东西,同时也加强了实验分析问题的能力!
此外,我建议老师能否检查一下我们所用的实验板,更新一下课本上的试验参数。因为,这次试验不仅我出现类似情况,其他组也类似,所以我怀疑实验板上的参数与课本给出的不一样。这样,我们可以更好地做出实验分析,验证试验的原理与合理性。
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实验七:信号的采集与恢复
一、 实验任务
1.了解信号的采集方法与过程及信号的恢复。
2.通过实验验证采样定理,并掌握采样周期的基本设计原则。
二、目标
1.研究正弦信号和三角波信号的被采样过程,以及采样后的离散化信恢复为连续信号的波形。
2.用采样定理分析实验结果。
三、总体方案设计 1.信号的采样
连续时间信号经采样后可以得到离散时间信号。采样信号r(kT)可以看成连续信号r(t)和一组开关函数S(t)的乘积。S(t)是一组周期性窄脉冲。其采样过程如下图1所示。
r(t)
Ⅱ r*(t)
图 1信号的采样过程
采样信号的时域表达式为
。
其傅里叶变换为
其中
为采样频率。
2.信号的恢复
采样信号的傅里叶变换表明,采样信号的频谱包括了原连续信号的频谱成分及无限多个平移的原信号的频谱成分(幅值变为原信号的1/T)。因此只需要用一个截止频率等于原信号频谱中最高频率
、增益为T的LPF,滤去信号中的高
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频成分就可以得到包含原频谱的全部内容。
若
为采样频率,
为原信号占有的频带宽度。若
时,原信号可
以得到恢复;若故实验可以选用
时,采样信号的频谱发生混叠,因而无法恢复信号;、
和
这三种采样频率对信号进行采
样以验证采样定理。信号的采样与恢复见下图2。
采低通 信号样滤波 输入 器
采样脉冲 图 2信号的采样与恢复原理框图
四、实验结果及结果分析 1、正弦波信号的采样与恢复 (1)
。
当输入频率为100Hz、峰-峰值为6.16V的正弦波时,将示波器CH1接TP2,CH2接TP3,即可以得到周期性脉冲波和采样后的信号,如下图3所示。
图 3周期性脉冲波和采样后信号波形
将示波器的CH1接原始信号,CH2接TP5既可以得到原始信号的波形以及滤波后所得恢复信号的波形,见下图4。
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图 4原始信号与滤波后所得恢复信号的波形
实验结果分析:由于采样后的信号是由原始信号与周期性窄脉冲的乘积,故其外形轮廓仍为正弦波,包含着很多频谱成分。由于
,根据采样定理,原始信号可以
完全恢复。因此,采样后的信号经LPF滤波后的波形为正弦波,且频率为100Hz,即信号得到了恢复。虽然峰-峰值只有2.16V,比原信号的6.16V小,这是因为滤波器的增益不够造成的。
(2)。
当输入频率为611Hz、峰-峰值为4.08V的正弦波时,将示波器CH1接TP2,CH2接TP3,即可以得到周期性脉冲波和采样后的信号,如下图5所示。
图5图 3周期性脉冲波和采样后信号波形
将示波器的CH1接原始信号,CH2接TP5既可以得到原始信号的波形以及滤波后所得恢复信号的波形,见下图6。
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图 6原始信号与滤波后所得恢复信号的波形
实验结果分析:由于采样后的信号是由原始信号与周期性窄脉冲的乘积,故其外形轮廓仍为正弦波,包含着很多频谱成分。由于
,根据采样定理,采样后信号的
频谱刚好不混叠,可以分辨出原始信号并恢复。但是由于滤波器的截止频率为
,
因此其它频谱部分的幅值不够小从而使波形微微畸变。因此,采样后的信号经LPF滤波后的波形为正弦波,略微畸变,但频率为100Hz,即信号得到了恢复。虽然峰-峰值只有280mV,比原信号的4.08V小,这是因为滤波器的增益不够造成的。
(3)。
当输入频率为1000Hz、峰-峰值为6.16V的正弦波时,将示波器CH1接TP2,CH2接TP3,即可以得到周期性脉冲波和采样后的信号,如下图7所示。
图 7周期性脉冲波和采样后信号波形
将示波器的CH1接原始信号,CH2接TP5既可以得到原始信号的波形以及滤
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