信号与系统实验报告(2)

4. 重新进入示波变换界面，选择CH2通道为f (t+16)，CH1参数不变。按照上述步骤 进行实验。通过理论计算将输出波形画在表1-2-2中。

5. 重新进入波形变换界面，选择CH2通道为f (-4t-20),CH1参数不变。按照上述步骤 进行实验。通过理论计算将输出波形画在表1-2-3中。

6.有兴趣的同学可以用其他的任意波形和参数进行实验。

1.3 信号的基本运算实验

1.3.1 实验目的

5.了解各基本运算单元的构成。 6.掌握信号时域运算的运算法则。

1.3.2 实验设备

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PC机一台，TD-SAS系列教学实验系统一套。

1.3.3 实验原理及内容

信号在时域中的运算有相加、相减、相乘、数乘、微分、积分等。实验箱为本实验提供了3个运放和所需要的元件，通过自己连接电路，构成不同的运算器，最终完成实验。

1.相加：信号在时域中相加时，其横幅（时间轴）的横坐标值不变，仅是将横坐标 所对应的纵坐标值相加。实验中加法器的电路如图2-3-1所示，此为两输入加法器。

加法器完成功能：OUT=INI+IN2

2.相减：信号在时域相减时，其横幅（时间轴）的横坐标值不变，仅是将横坐标值 对应的纵坐标值相减。实验中减法器的电路如图1-3-2所示。

减法器完成功能：OUT=IN2-IN1

3.数乘：信号在时域倍乘时，其横幅（时间轴）的横坐标值不变，仅是将横坐标值所 对应的纵坐标值扩大N倍。（n>1时扩大；0

数乘器完成功能：OUT=RP/R*IN

4.反相：信号在时域反相时，其横幅（时间轴）的横坐标值不变，仅是将横坐标值所 对应的纵坐标值正负号。实验中反相器电路如图1-3-4所示。

反相器完成功能：OUT=-IN

5.微分：信号在时域微分即是对信号求一阶导数。实验中微分器电路如图1-3-5所示 。 6.积分：信号在时域积分即将信号在（-∞，t）内求一次积分。实验中积分器电路如图1-3-6

1.3.4实验步骤

本试验在扩展单元成 （1）数乘运算

在扩展单元连接电路，使信号发生器产生一路正弦波信号，接入IN。调节不同参数，用示波器测量输出OUT并完成下表。实验中数乘的放大倍数为Rp/R，所以调节变位器Rp便可以改变放大倍数。（用万用表测量电位器值时应当将电位器从电路中断开，并且注意使用万用表时应当将表笔插入电阻/电容测量的表笔座中）

正弦波进行数乘运算，其输出还应该是正弦波信号，且频率不变，仅仅幅值发生变化

正弦波信号 幅值（V） 频率 (Hz) 跨接电阻 放大倍数 输出信号估算 输出信号测量 Rp (kΩ) K=Rp/R 幅值（V） 频率 (Hz) 幅值（V） 频率 (Hz) 2 10 40 4 8.46 10 表1-3-3

3 100 10 4 200 5 0.5 2.00 200 5 500 2 7

（Rp=5）

（Rp=40）

实验中也可以输入其它信号，观察其输出波形。 （4）倒相运算

在扩展单元连接电路，使信号发生器产生一路正弦波信号，接入IN。调节不同参数，用示波器测量输出OUT，观察波形是否反相。 5.微分运算

在扩展单元连接电路，使信号发生器产生一路正弦波信号，接入IN。调节不同参数，用示波器测量输出OUT，观察其相位是否超前90°，幅值是否随频率升高而增大。 6.积分运算

在扩展单元连接电路，使信号发生器产生一路正弦波信号，接入IN。调节不同参数，用示波器测量输出OUT，观察其相位是否滞后90°，幅值是否随频率升高而减小。

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实验二 连续系统的时域分析

2.1冲击响应与阶跃响应实验

2.1.1实验目的

1.观察典型二阶电路的阶跃响应与冲激响应的波形和相关参数，并研究参数变化对响应状态的影响。 2.掌握系统阶跃响应与冲激响应的观测方法。

2.1.2 实验设备

PC机一台，TD-SAS系列教学实验系统一套。

2.1.3实验原理

本实验是观察典型的二阶系统的阶跃响应和冲激响应的三种不同状态。二阶系统的微分方程通式为：

其特征根为：

对于不同的a和ω。值，特征根四种不同的情况，分别对应过阻尼、临界阻尼、欠阻尼和等幅振荡。相应的冲激响应和阶跃响应见表其相应波形如图所示

本实验电路采用由运放组成的典型二阶电路如图2-1-2所示，它与RLC串联电路构成的二阶系统（如图2-1-3）完成相同的功能。实验中通过调节器Rp便可以使系统处于不同的状态。

通过电路图可以得到该系统的微分方程为：

从公式可以得到：

由上式得到系统响应的三种状态：

（1）当a>Wn,即Rp>4KΩ时，称为过阻尼状态 （2）当a=Wn,即Rp=4KΩ时，称为临界状态 （3）当a

2.1.4实验步骤

本实验单元在阶跃与冲激响应单元完成。 （1）阶跃响应观察

1）使信号发生器输出幅值2V、频率为1Hz、占空比为50%的脉冲信号，其中每个高电平作为一次阶跃输入。将脉冲信号接入IN端。

2）用示波器同时测量IN和OUT两端，记录当电位器Rp值分别为1.5K、2K、4K、6K、8K时OUT端的波形。（使用万用表测量电位器阻值时，将短路块n断开，这样电位器就从电路中断开，并且测量时应当注意表笔的正

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负端应和测量点的正负端一致。测量完后将短路块闭合，使电位器重新接入电路。）

3）在下面表格中大概画出测量到的5种波形（画出一次阶跃所产生的响应即可），并加以比较看是否满足图2-1-1所述。

表2-1-2

(Rp=1.5阶越)

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