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1、华侨大学信息科学与工程学院信号与系统试验教材电子与通信专业试验室通信工程分室二 二 年 十 二 月- 10-名目功能模快简介3试验一 常用信号分类与观看9试验二试验三试验四信号分解与合成13信号的采样与恢复15模拟滤波器分析18功能模快简介一、函数信号发生器MAX038 的原理MAX038 是单片周密函数信号产生器,它用5V 电源工作，根本的振荡器是一个交变地以恒流向电容器充电和放电的驰张振荡器, 同时产生一个三角波和矩形波。通过转变 COSC 引脚的外接电容和流入 IIN 引脚的充放电电流的大小来掌握输出信号频率,频率范围为 0.1Hz 20MHz。流入 IIN 的电流由加到 FADJ 和
2、DADJ 引脚上的电压来调制, 通过此两引脚可用外接电压信号调整频率和占空比。 MAX038 内部有一个正弦波形成电路把振荡器的三角波转变成一个具有等幅的低失真的正弦波。三角波、正弦波和矩形波输入一个多路器。两根地址线A0 和 A1 从这三个波形中选出一个, 从 OUT 引脚输出 2V(峰锋值)振幅的信号。三角波又被送到产生高速矩形波的比较器 (由 SYNC 引脚输出)，它可以用于其它振荡器, SYNC 电路具有单独的电源引线因而可被制止。另外 , PDI、PDO 引脚分别是相位检波器的输入和输出端 , 本信号源没有使用。图 1-1-1 MAX038 的内部构造2、MAX038 的管脚图及管脚
3、功能引 脚名 称功 能14SYNC15DGND同步输出端TTL/CMOS 兼容输出，允许内部和外部振荡器同步。假设不用，应悬空数字接地16DV+数字电压V 5V 电源端，假设没有用到SYNC 应悬+空17V+5V 电源输入端19OUTV-正弦波，三角波，方波输出端205V 电源输入端图 1-1-2 MAX038 的管脚图1REF2.50V 的门限参考电压2，6，9，11，18GND地3A0波形选择输入端TTL/CMOS 兼容4A1波形选择输入端TTL/CMOS 兼容5COSC外接振荡电容端7DADJ占空比调整端8FADJ频率调整端10IIN振荡频率掌握器的电流输入端12PDO相位比较器输出端假
4、设不用，应接地13PDI相位比较器输入端假设不用，应接地表 1-1-1 MAX038 的引脚功能3、试验电路如图 1-1-3 所示：图 1-1-3 MAX038 试验电原理图试验测试点说明1、测试点分别为： “输出”孔和测试钩：输出的信号可以从这点进展测量。 “GND” ：与试验箱的地相连。2、调整点分别为：“S1201”、“S1202：此模块的电源开关。 “频率调整”：用于调整输出信号的频率。 “幅度调整”：用于调整输出信号的幅度。 “占空比调整”：用于调整方波输出的占空比。 “波形选择”：用于选择方波，三角波和正弦波。 “频段选择”：用于选择不同的频段。二、 数字式沟通毫伏表由于平均值转换
5、器的精度不是很高，所以近代高精度 DMM 很少再承受这种技术，而代之进展并广为承受的是真有效值转换器。真有效值转换器输出的直流电压，线形地正比于被测各种波形沟通信号的有效值，根本上不受输入波形失真度的影响。真有效值交直流转换器有热电式和运算式等几种形式。我们在此介绍的主要是承受运算式。其运算式方程是一个均方根式：T1Tu 2 dt0iu 2i-U =我们承受的是美国AD 公司研制的集成有效值转换器AD637，它是一种按隐含运算式而 设计的AD 芯片，精度优于 0.1%，是当前国际集成真有效值转换器性能较好的一种。AD637 由确定值电路、平方/除法器、低通滤波/放大器和缓冲放大器组成。输入电压
6、通过确定值电路转换成单极性电流I1，加至平方/除法器的一个输入端，再经过低通滤波/放大器，最终在AD637 的 9 脚输出直流电平。试验测试点说明测试点分别为：“输入”(孔和测试钩)：用于待测信号的输入。“GND”：与试验箱的地相连。2、调整点分别为： “S1”：此模块的电源开关。 “200mV”：用于测试有效值为 200mV 内的信号。 “2V”：用于测试有效值为 2V 内的信号。 “20V”：用于测试有效值为 20V 内的信号。“SK101”“SK102”：当测试毫伏级信号有效值，两开关同时打到上端，测其它档位时，两开关同时打到下端。三、频率计试验测试点说明测试点分别为：“外测信号”：用于
7、待测信号的输入。 “内测信号”：此测试钩用于函数信号发生器输出的信号频率的测量，内部已经相连。“幅度调整”：用于测量经过放大的信号，主要目的是用于毫伏级信号的测量。 “GND”：与试验箱的地相连。2、调整点分别为： “S2”：此模块的电源开关。 “RESET”：用于单片机 89C2051 的复位。 “SK201”：用于内测与外测的切换。“SK202”：幅度调整测量和幅度调整输入的切换，当为幅度调整测量时，可以测量“幅度调整”测试钩的信号，此时数码管不显示频率，当打到幅度调整输入时，数码管显示频 率。四、 扫频源利用一般的信号发生器测试频率特性时，需要协作使用电压表。逐点调整信号发生器的输出频率
8、，用电压表登记相应的被测设备或系统的幅度数值，然后在直角坐标平面上以频率为横坐标，以记录的数值如幅度、幅度比等为纵坐标，描绘出被测器件的频率特性。这种测试方法称为“点频法”。“点频法”虽然准确度较高，但繁琐而费时，有些频率间隔不够密就被漏去，难以全面了解被测系统的频率特性。输出频率随时间在肯定范围内反复扫描的正弦波信号发生器称之为扫频信号发生器，使用这种仪器就可以实现频率特性的自动或半自动测试，到达测试简便又快捷的目的。扫频信号源的作用是供给频率按肯定规律变化的扫频信号，应具备以下性能：频率宽带线性扫 频，寄生调频小，谐波含量低；功率输出大且输出口反射小，有良好的内稳幅和承受外稳幅的力量，漂移
9、小；工作方式有固定频率和扫频输出，扫速可调。使用扫频信号发生器，协作一些设备如检波器、移相器、示波器等，可以便利地测量被测设备或系统的频率特性、动态特性和信号的频谱，因而在自动和半自动测量中获得愈来愈广泛的应用。示波器适合于在定性或半定性扫频测量中作指示器用，可以在全频段上给出直观的测量结果。对示波器提出的要求是：Y 偏转灵敏度高，漂移小，最好是对数放大，双线；衰减器有准确的粗、细调校准刻度；长余辉，最好是可变余辉；有外扫描及直流输入口；荧光屏有特地的分贝、驻波比刻度盘。图 1-4-1 为扫频信号发生器的方框图。与一般正弦信号发生器一样，扫频信号发生器包括：正弦波振荡器、电平调制器和输出衰减器
10、等局部。正弦振荡器在扫频电压的作用下，按肯定的规律，在肯定的范围内反复扫描。扫描电压由扫描电压发生器产生，有的呈锯齿波，有的为三角波，其扫频规律则为线性；如扫描电压呈对数形，则扫频规律是对数的。前者能获得均匀的频率刻度，是最常用的工作方式；后者运用于宽带扫频的状况。本扫频信号发生器的扫频电压为锯齿波，由单片机低频信号发生器模块产生。因而，在做试验时，应让单片机低频信号发生器模块输出锯齿波。扫频电压发 生 器正 弦电 平振荡器放大器输出调制器衰减器图 1-1 扫频信号发生器方框图本试验箱的扫频信号发生器核心器件承受的是 MAX038 函数发生器引脚图见试验一“函数信号发生器”图 1-1-2。其工
11、作原理已在试验一中较具体介绍过，在此不再重复。单片机低频信号发生器产生的扫频掌握电压锯齿波为双极性波形，为了不让输出的扫频信号失真,函数发生器 MAX038 的 IIN 引脚的输入电流范围应为10m A 400m A ，此时锯齿波通过一个 20K 的电阻接到 IIN 引脚，所以锯齿波应在 0.2V-8V 之间线性变化，本模块承受的是一加法器电路来实现此功能的。输出信号的频率计算公式如下：F = IIN(m A) CF( pF ) 其中， F0为输出频率， IIN是第 10 脚的输入电流， CF是第 5 脚的外接的调整电容，电流的输出范围：2m A 750m A ，但在10m A 400m A
12、时，信号的线性度最好。当 CF选定，我们可以通过转变电压调整频率，假设加上一个锯齿波，频率会线性的增长，本试验箱就是利用以上的原理得到扫频信号的。本试验模块中，外接电容受开关掌握，因此，在做试验时，选择不同的开关，输出扫频信号的频段也就不同。注：扫频源各扫频段的频率范围大约是： 扫频段 1：110kHz1.2MHz 扫频段 2：36kHz460kHz 扫频段 3：3.6KHz47kHz 扫频段 4：280Hz3.7kHz 扫频段 5：22Hz300Hz六、试验测试点说明1、测试点分别为： “”：扫频电压，为锯齿波信号，是从常用信号分类与观看模块中引入的，内部已连。“扫频电压测量”：把扫频电压进
13、展变换，用示波器观测峰峰值范围为0.2V8V。 “输出”孔和测试钩输出的是扫频信号或信号源信号。 “GND”：与试验箱的地相连。2、调整点分别为：“S1101”、“ S1102”：此模块的电源开关。 “频段 1”“频段 5”：用于频段的选择。“扫速升”和“扫速降”：可以调整扫频信号的速度。 “幅度调整”：可以调整信号的幅度。 “频率调整”：可以输出信号的频率。 “占空比调整”： 可以调整方波的占空比。试验一 常用信号分类与观看一、试验目的1、观看常用信号的波形特点及产生方法。2、学会使用示波器对常用波形参数的测量。二、试验内容1、观看几种信号与系统中常见的信号的波形特性。2、写出几种信号的表达
14、式。三、试验仪器1、信号与系统试验箱一台主板。2、20MHz 双踪示波器一台。四、试验原理对于一个系统特性的争论，其中重要的一个方面是争论它的输入输出关系，即在一特定的输入信号下，系统对应的输出响应信号。因而对信号的争论是对系统争论的动身点，是对系统特性观看的根本手段与方法。在本试验中，将对常用信号和特性进展分析、争论。信号可以表示为一个或多个变量的函数，在这里仅对一维信号进展争论，自变量为时 间。常用信号有：指数信号、正弦信号、指数衰减正弦信号、抽样信号、钟形信号、脉冲信号等。1、正弦信号：其表达式为 f (t) = K sin(wt + q) ，其信号的参数：振幅 K 、角频率w 、与初始
15、相位q 。其波形如以下图所示：图 1-5-1 正弦信号2、指数信号：指数信号可表示为 f (t) = Keat。对于不同的 a 取值，其波形表现为不同的形式，如以下图所示：图 1-5-2 指数信号0(t 0)其波形如以下图：图 1-5-3指数衰减正弦信号sint4、抽样信号：其表达式为： Sa ( t ) =t。 Sa(t) 是一个偶函数， t= ,2 ,n 时，函数值为零。该函数在很多应用场合具有独特的运用。其信号如以下图所示：图 1-5-4抽样信号f ( t ) = Ee- ( t ) 25、钟形信号高斯函数：其表达式为：t，其信号如以下图所示：图 1-5-5钟形信号6、脉冲信号：其表达式
16、为 f (t) = u(t) - u(t - T ) ，其中u(t) 为单位阶跃函数。7、方波信号：信号周期为T ，前 T 期间信号为正电平信号，后 T期间信号为负电平信22号。五、试验步骤1、利用示波器观看正弦信号的波形，并测量分析其对应的振幅 K ，角频率w 。具体步骤如下：（1） 接通电源，并按下此模块电源开关S5。（2） 按下此模块中的按键“正弦波”，用示波器观看输出的正弦信号，并分析其对应的频率。（3） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观看波形的变化，并分析且测量对应频率的变化，记录此时的振幅 K ，角频率w 。注：复位后输出的信号频率最大，只有当按下“频率降”时，按“频率升”键波
17、形才会变化，并每次在转变波形时，波形的频率为最大，以下波形的输出与此类似2、用示波器测量指数信号波形，并分析其所对应的a、K 参数。具体步骤如下：（1） 按下此模块中的按键 “指数信号”，用示波器观看输出的指数信号 ,并分析其对应的频率、a、K 参数。（2） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观看波形的变化，分析其对应频率的变化， 并分析此时的参数a 的变化。3、指数衰减正弦信号观看正频率信号。具体步骤如下：（1） 按下此模块中的按键 “指数衰减”，用示波器观看输出的指数衰减正弦信号 ,并分析其对应的频率。（2） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观看波形的变化，并分析且测量对应频率的变化。4
18、、抽样信号的观看。具体操作如下：（1） 按下此模块中的按键 “Sa信号”，用示波器观看输出的抽样信号,并分析其对应的频率。（2） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观看波形的变化，并分析且测量对应频率的变化。5、钟形信号的观看：（1） 按下此模块中的按键 “钟形信号”，用示波器观看输出的钟形信号,并分析其对应的频率。（2） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观看波形的变化，并分析且测量对应频率的变化及相应的参数 。6、脉冲信号的观看：（1） 按下此模块中的按键 “脉冲信号”，用示波器观看输出的脉冲信号,并分析其对应的频率。（2） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观看波形的变化和特点，并分析且
19、测量对应频率的变化。7、方波、三角波、锯齿波信号的观看：（1） 按下此模块中的相应信号的按键，用示波器观看输出的信号 ,并分析其对应的频率。（2） 再按一下“频率降”或“频率升”键，观看波形的变化和特点，并分析且测量对应频率的变化。六、试验报告要求用坐标纸画出各波形。七、试验测试点的说明1、测试点分别为： “输出”孔和测试钩：信号的输出端。 “GND”：与试验箱的地相连。2、调整点分别为： “正弦波”“RESET”：完成标识上的功能。试验二 信号分解与合成一、试验目的1、观看信号的分解。2、把握带通滤波器的有关特性测试方法。3、观测基波和其谐波的合成。二、试验内容1、观看信号分解的过程及信号中
20、所包含的各次谐波。2、观看由各次谐波合成的信号。三、试验仪器1、信号与系统试验箱一台主板。2、电信号分解与合成模块一块。3、20M 双踪示波器一台。四、试验原理1、任何信号都是由各种不同频率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。对周期信号由它 的傅里叶级数开放式可知，各次谐波为基波频率的整数倍。而非周期信号包含了从零到无穷大的全部频率成份，每一频率成份的幅度均趋向无限小，但其相对大小是不同的。通过一个选频网络可以将信号中所包含的某一频率成份提取出来。本试验承受性能较佳的有源带通滤波器作为选频网络，因此对周期信号波形分解的试验方案如图2-2-1 所示。将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率
21、的一系列有源带通滤波器电路上。从每一有源带通滤波器的输出端可以用示波器观看到相应频率的正弦波。试验所用的被测信号是 w左右的周期信号，而用作选频网络的五种有源带通滤波器的输出频率分别是1w 、2w 、3w 、4w 、5w，因而能从各有源带通滤波器的两端观看到基波和各次谐波。其11111中，在抱负状况下，如方波的偶次谐波应当无输出信号，始终为零电平，而奇次谐波则具有 很好的幅度收敛性，抱负状况下奇次谐波中一、三、五、七、九次谐波的幅度比应为1：1/3：1/5：1/7：1/9。但实际上因输入方波的占空比较难掌握在 50%，且方波可能有少量失真以及滤波器本身滤波特性的有限性都会使得偶次谐波重量不能到
22、达抱负零的情 况。为了改善模拟滤波电路滤波效果不抱负的状况，信号分解与合成模块还供给了数字方式来实现信号的分解，由方波分解出其基波、三次谐波、五次谐波、七次谐波。调整调幅电位器 W01、W02、W03 可以将基波，三次谐波，五次谐波，七次谐波的幅度调整成 1：1/3： 1/5：1/7，通过导线将其连接至信号的合成的输入插座 IN01、IN02、IN03、IN04J,通过测试勾可以观看到合成后的波形。五、试验步骤1、把电信号分解与合成模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源看清标识，防止接错，带保护电路，并翻开此模块的电源开关。2、调整函数信号发生器，使其输出 10KHz 左右
23、的方波要求方波占空比为 50%，这个要求较为严格，峰峰值为 6V 左右。将其接至该试验模块的“输入”端，用示波器观看各带通滤波器的输出即各次谐波。注：观看频率时，可翻开试验箱上的频率计试验模块。即按 下该模块电源开关S2。3、信号分解的数字方式则可以直接观看分解出的基波、三、五、七次谐波需翻开电源 开关 S1、S2，并通过调整可调电阻 W01,W02,W03 可依次对应地转变三、五、七次谐波的信号幅度。通过调整 W01、W02、W03 可以使基波、三、五、七次谐波的幅度满足1： 1/3：1/5：1/7 的比例关系。4、将方波分解所得基波和三次谐波，五次谐波,用导线与其对应的插孔相连，观测加法器
24、的输出“合成”波形，并记录所得的波形。5、方波波形合成（1） 将函数发生器输出的 10kHz 左右方波信号送入各带通滤波器输入端。（2） 逐个测量各谐波输出幅度、波形，然后将基涉及各高次谐波分别与信号合成的IN01IN05 任意一个相连，观看基波与任何一次或各次谐波合成的波形。（3） 用示波器观看并记录加法器输出端基波与各奇次谐波的叠加波形，如图2-2-4 所示。图 2-2-4 基波与三次和五次谐波叠加后的波形七、试验测试点的说明1、测试点分别为： “输入”：模拟信号的输入。“基波”“五次谐波”：测量模拟信号的谐波信号。 “合成”：谐波合成后的输出。 “GND”：与试验箱的地相连。2、调整点分
25、别为： “S1”“S2”：此模块的电源开关。试验三 信号的采样与恢复一、试验目的1、了解信号的采样方法与过程以及信号恢复的方法。2、验证抽样定理。二、试验内容1、观看抽样脉冲、抽样信号、抽样恢复信号。2、观看抽样过程中，发生混叠和非混叠时的波形。三、试验仪器1、信号与系统试验箱一台主板。2、系统时域与频域分析模块一块。3、20M 双踪示波器一台。四、试验原理1、离散时间信号可以从离散信号源获得，也可以从连续时间信号抽样而得。抽样信号f (t )可以看成连续信号 f (t )和一组开关函数 s(t )的乘积。 s(t )是一组周期性窄脉冲，见图s，2-4-1 TS称为抽样周期，其倒数 f=s称抽
26、样频率。1TSs(t )tTS图 2-4-1 矩形抽样脉冲对抽样信号进展傅里叶分析可知，抽样信号的频率包括了原连续信号以及无限个经过平移的原信号频率。平移的频率等于抽样频率 fs及其谐波频率2 fs、3 fs。当抽样信号是周期性窄脉冲时，平移后的频率幅度按(sin x)x 规律衰减。抽样信号的频谱是原信号频谱周期的延拓，它占有的频带要比原信号频谱宽得多。2、正如测得了足够的试验数据以后，我们可以在坐标纸上把一系列数据点连起来，得 到一条光滑的曲线一样，抽样信号在肯定条件下也可以恢复到原信号。只要用一截止频率等 于原信号频谱中最高频率 fn 的低通滤波器，滤除高频重量，经滤波后得到的信号包含了原
27、信号频谱的全部内容，故在低通滤波器输出可以得到恢复后的原信号。3、但原信号得以恢复的条件是 fs 2B ，其中 fs为抽样频率，B 为原信号占有的频带宽度。而 f= 2B 为最低抽样频率又称“奈奎斯特抽样率”。当 f 2B 时，抽样信号的mins频谱会发生混迭，从发生混迭后的频谱中我们无法用低通滤波器获得原信号频谱的全部内容。在实际使用中，仅包含有限频率的信号是极少的。因此即使 fs= 2B ，恢复后的信号失真还是难免的。图 2-4-2 画出了当抽样频率 fs混叠时两种状况下冲激抽样信号的频谱。 2B 不混叠时及当抽样频率 fs 2Bf (t )t0F(w)10-wwwmm(a) 连续信号的频
28、谱f (t )st0Ts1TS1F (w )s0- w-wwwwsmms（b） 高抽样频率时的抽样信号及频谱不混叠f (t )st0Ts1TS1F (w )s0- w- wwwwsmms（c） 低抽样频率时的抽样信号及频谱混叠 图 2-4-2 抽样过程中消灭的两种状况4、为了实现对连续信号的抽样和抽样信号的复原，除选用足够高的抽样频率外，常采 用前置低通滤波器来防止原信号频谱宽而造成抽样后信号频谱的混叠。但这也会造成失真。原始的语音信号带宽为 40Hz 到 10000Hz,但实际中传输的语音信号的带宽为300Hz 到3400Hz,并不影响我们的听觉效果,因此本试验加了前置滤波器。五、试验步骤（
29、1） 用示波器测试 H07“CLKR”的波形，为 256kHz 的方波，用导线将 H07“CLKR”和 H12 连接起来。（2） 用示波器测试 H01“ 2kHz”的输出波形，为2kHz 的方波，用导线连接H01“2kHz”和H02“输入”。（3） 通过测试钩 T01 观看输入的方波经过截止频率为 2kHz 的低通滤波器后得到 2kHz 的正弦波。抽样电路将对此正弦波进展抽样，然后经过复原电路复原出此正弦波。（4） 用示波器观看测试钩 T08“抽样脉冲序列”的波形。通过按键“频率粗调”和按键“频率细调”可以转变抽样脉冲序列的频率。抽样脉冲序列的频率的最小值为 500Hz 最大值为 11.5kH
30、z。同样通过“占空比粗调”按键和“占空比细调”按键可以调整抽样脉冲序列的占空比。“复位”按键可以使抽样脉冲序列的频率复位为 500Hz 且占空比最小。通过调整抽样脉冲的频率可以实现欠采样、临界采样、过采样。（5） 用示波器观看T02“抽样信号”的波形。（6） 观看抽样信号经低通滤波器复原后的波形T03。（7） 转变抽样频率为 fs2B 和 fs2B，观看抽样信号T02)和复原后的信号T03)，比较其失真程度。六、试验报告1、整理并绘出原信号、抽样信号以及复原信号的波形，你能得出什么结论？2、整理在三种不同抽样频率状况下，fs(t)波形，比较后得出结论。3、试验调试中的体会。七、试验思考题1、假
31、设抽样脉冲 0,抽样信号经低通后能否复原f(t)。2、抽样脉冲的频率与抽样恢复信号有什么关系。八、试验测试点的说明 “抽样信号”抽样信号的测试。“H01”2kHz 方波输出。“H02” 2kHz 方波输入。“T01” 2kHz 正弦波输出。“T02”正弦波经抽样后的信号，即“抽样信号”。“T03”被复原出的正弦波信号。试验四 模拟滤波器分析一、试验目的1、了解RC 无源和有源滤波器的种类、根本构造及其特性。2、比照争论无源和有源滤波器的滤波特性。3、学会列写无源和有源滤波器网络函数的方法。二、试验内容1、用函数信号发生器中正弦信号观看各滤波器的幅频特性。2、用扫频源观看各滤波器的幅频特性。三、
32、预备学问1、为使试验能顺当进展，课前对教材和试验原理、内容、步骤、方法要作充分预习并预期试验的结果。2、推导各类无源和有源滤波器的网络函数，进一步把握含有运算放大器电路的分析。3、方波鼓励下，各类滤波器的响应状况。四、试验仪器1、信号与系统试验箱一台主板。2、系统频域与复域的分析模块一块。3、20M 双踪示波器一台。五、试验原理1、滤波器是对输入信号的频率具有选择性的一个二端口网络，它允许某些根本频率通常是某个频带范围的信号通过，而其它频率的信号受到衰减或抑制，这些网络可以是由 RLC 元件或 RC 元件构成的无源滤波器，也可以是由RC 元件和有源器件构成的有源滤波器。2、依据幅频特性所表示的
33、通过或阻挡信号频率范围的不同，滤波器可分为低通滤波器LPF、高通滤波器HPF、带通滤波器BPF和带阻滤波器BEF四种。我们把能够通过的信号频率范围定义为通带，把阻挡通过或衰减的信号频率范围定义为阻带。而通带与阻带的分界点的频率 f 称为截止频率或称转折频率。图 2-6-1 中的 A 为通带的电压放大倍cup数，f 为中心频率，f 和 f 分别为低端和高端截止频率。Aup阻带通带fcf0cLcHAup通带阻带fcf阻带通带阻带通带阻带通带fcLf0fcHfcLff0cH图 2-6-1 各种滤波器的抱负幅频特滤波器的试验线路如以下图所示：图 2-6-2 四种滤波器的试验线路4、滤波器如图 2-6-
34、7 所示的网络函数Hj ，又称为传递函数，H (jw ) =U 2U1= A (w) q (w )它全面反映了滤波器的幅频和相频特性。可以通过试验方法来测量滤波器的上述幅频特性A 。滤波器U+_2+U_1图 2-6-7滤波器六、试验步骤1、把系统频域与复域分析模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源看清标识，防止接错，带保护电路，并翻开此模块的电源开关2、扫频源法（1） 分别翻开主板上常用信号分类与观看试验模块的电源开关S5 和扫频源试验模块的电源开关 S1101、S1102，将开关打倒“扫频源”端，选择波形为正弦波，并选择常用信号发生器输出波形为锯齿波。选择扫频段4此时也可
35、选择频段 5。（2） 将扫频源的输出端接至无源低通滤波器的输入口注：左边一排从上到下分别是无 源低通、高通、带通、带阻的输入口，中间一排从上到下则是有源低通、高通、带通、带阻 的输入端。把常用信号分类与观看的“输出”信号扫频电压接示波器的X 轴，把经过低通滤波器和检波器后的输出信号接至示波器的Y 轴，通过李沙育图形可观测到滤波器的幅频特性。连续按“扫速降”键，直到幅频特性图清楚为止。 留意：因扫频信号为左边频率高，右边频率低，所以其幅频特性图中对应的也是频率左高右低，即与我们寻常所见的幅频 特性图相反。如低通滤波器的通频带在 X 轴的右边，而高通滤波器的通频带则在 X 轴的左边。3、描点法点频
36、法（1） 将函数信号发生器的输出端接至低通滤波器的输入端，按下函数信号发生器试验模块的电源开关 S1201、S1202，频率计试验模块的电源开关 S2，选择函数信号发生器输出为某一较低频率的正弦信号。注：在用点频法测滤波器的幅频特性时，滤波器输入信号幅度 必需始终保持不变。（2） 用沟通毫伏表测试滤波器的输出口的电平有效值。记录下此时的电平值及频率并列表。（3） 渐渐增大输入正弦信号的频率“频率调整”电位器为连续可调，且为细调；“频率选择”则可选择不同的频率段。登记此时毫伏表数码管上的电平值和频率计数码管上的频 率值并填入表中。（4） 当电平值开头变小即幅度减小。选择高通滤波器时，此时的幅度则
37、会增大时， 此时频率间隔要取小，以便绘出的幅频特性图更加准确。如例1 所示：例 1：测试RC 无源低通滤波器的幅频特性。试验线路如图 2-6-8 所示。图 2-6-8RC 无源低通滤波器试验时，必需在保持正弦波信号输出电压U 不变的状况下，渐渐转变其输出频率，1用示波器或试验箱供给的数字电压表测量RC 滤波器输出端的电压U 。当转变信号源频率2时，都必需观测一下U 是否保持稳定，数据如有转变应准时调整，将测量数据记入下表。1f (HZ)U (V)1U (V)2例 2：测试RC 有源低通滤波器的幅频特性试验线路如图 2-6-9 所示。0图 2-6-9 RC 有源低通滤波器将试验数据记入上述的自拟
38、表格中。以频率为X 轴，以幅度电平为Y 轴，绘出其幅频特性图。上述电路及电阻、电容在试验箱上均已装好，只要接入信号源和沟通数字电压表即可进展试验。（5） 按上述方法分别测试无源和有源 HPF、BPF、BEF 的幅频特性。试验步骤、数据记录表格及试验内容，自行拟定。（6） 争论各滤波器对方波信号或其它非正弦信号输入的响应选做，试验步骤自拟。七、试验报告1、用扫频法观看各种滤波器的滤波特性，并粗略绘制其幅频特性曲线。2、依据试验测量所得数据，绘制各类滤波器的幅频特性曲线。留意应将同类型的无源 和有源滤波器幅频特性绘制在同一坐标平面上。以便比较并计算出特征频率、截止频率和通频带。3、比较分析各类滤波器的滤波特性。八、试验思考题滤波器特性测试为什么一般承受正弦信号？九、试验测试点的说明1、 此试验模块分成三个区，其测试点对应了相应的说明。2、检波“输入 111”,分别连接各滤波器的输出端。3、“检波输出”，通过检波后输出的结果。