實驗一常用訊號的分類與觀察
一、實驗目的
1、觀察常用訊號的波形特點及產生方法。
2、學會使用示波器對常用波形引數的測量。
二、實驗儀器
1、訊號與系統實驗箱一台。
2、40mhz雙蹤示波器一台。
三、實驗原理
對於乙個系統特性的研究，其中重要的乙個方面是研究它的輸入輸出關係，即在一特定的輸入訊號下，系統對應的輸出響應訊號。因而對訊號的研究是對系統研究的出發點，是對系統特性觀察的基本手段與方法。在本實驗中，將對常用訊號和特性進行分析、研究。
訊號可以表示為乙個或多個變數的函式，在這裡僅對一維訊號進行研究，自變數為時間。常用訊號有：指數訊號、正弦訊號、指數衰減正弦訊號、復指數訊號、sa(t)訊號、鐘形訊號、脈衝訊號等。
1、指數訊號：指數訊號可表示為f(t)=keat。對於不同的a取值，其波形表現為不同的形式，如下圖所示：
圖1―1 指數訊號
2、正弦訊號：其表示式為f（t）=ksin（ωt＋θ），其訊號的引數：振幅k、角頻率ω、與初始相位θ。其波形如下圖所示：
圖1－2 正弦訊號圖1－3 指數衰減正弦訊號
3、指數衰減正弦訊號：其表示式為其波形如上圖：
4、sa(t)訊號：其表示式為：sa(t)是乙個偶函式，t= ±π,±2π,…,±nπ時，函式值為零。該函式在很多應用場合具有獨特的運用。其訊號如下圖所示：
5、鐘形訊號（高斯函式）：其表示式為：其訊號如下圖所示：
6、脈衝訊號：其表示式為f(t)=u(t)-u(t-t)，其中u(t)為單位階躍函式。其訊號如下圖所示：
f(t)
0t 圖1－6 脈衝訊號
7、方波訊號：訊號為週期為t，前t/2期間訊號為正電平訊號，後t/2期間訊號為負電平訊號，其訊號如下圖所示
u(t)
…… ……
0 t
四、實驗內容及主要步驟
1、用示波器測量指數訊號波形，並分析其所對應的a、k引數。具體步驟如下：
（1） 接通電源，並按下此模組電源開關s8。
（2） 按下此模組中的按鍵 「指數波」，用示波器觀察輸出的指數訊號,並分析其對應的頻率、a、k引數。
（3） 再按一下「頻率降」或「頻率公升」鍵，觀察波形的變化，分析其對應頻率的變化，並分析此時的引數a的變化。（注：復位後輸出的訊號頻率最大，只有當按下「頻率降」時，按「頻率公升」鍵波形才會變化。
以下波形的輸出與此類似。）
2、利用示波器觀察正弦訊號的波形，並測量分析其對應的振幅k，角頻率w。具體步驟如下：
（1）按下此模組中的按鍵「正弦波」，用示波器觀察輸出的正弦訊號，並分析其對應的頻率（注：如果前一次波形頻率有下降，則此時波形的頻率不是最大值，而也會下降。以下波形的輸出與此類似。）
（2）再按一下「頻率降」或「頻率公升」鍵，觀察波形的變化，並分析且測量對應頻率的變化，記錄此時的振幅k，角頻率w。
3、指數衰減正弦訊號觀察（正頻率訊號）。具體步驟如下：
（1） 按下此模組中的按鍵 「指數衰減」，用示波器觀察輸出的指數訊號,並分析其對應的頻率。
（2）再按一下「頻率降」或「頻率公升」鍵，觀察波形的變化，並分析且測量對應頻率的變化。
4、訊號的觀察：具體操作如下：
（1） 按下此模組中的按鍵 「sa(t)」，用示波器觀察輸出的指數訊號,並分析其對應的頻率。
（2）再按一下「頻率降」或「頻率公升」鍵，觀察波形的變化，並分析且測量對應頻率的變化。
5、鐘形訊號的觀察：
（1） 按下此模組中的按鍵 「高斯」，用示波器觀察輸出的指數訊號,並分析其對應的頻率。
（2）再按一下「頻率降」或「頻率公升」鍵，觀察波形的變化，並分析且測量對應頻率的變化及相應的引數。
6、脈衝訊號的觀察：
（1） 按下此模組中的按鍵 「脈衝」，用示波器觀察輸出的指數訊號,並分析其對應的頻率。
（2） 再按一下「頻率降」或「頻率公升」鍵，觀察波形的變化和特點，並分析且測量對應頻率的變化。
7、方波、三角波、鋸齒波訊號的觀察：
1） 按下此模組中的相應訊號的按鍵，用示波器觀察輸出的指數訊號,並分析其對應的頻率。
（2） 再按一下「頻率降」或「頻率公升」鍵，觀察波形的變化和特點，並分析且測量對應頻率的變化。
五、實驗報告要求
1、用座標紙畫出各波形。
2、分析各訊號在頻率公升和頻率降時的波形變化。
實驗二函式訊號的產生與測試
一、 實驗目的
1、通過實驗掌握函式訊號的產生原理。
2、學會函式訊號的測量方法。
二、 實驗裝置
1、訊號與系統實驗箱一台。
2、20m示波器一台。
三、 實驗原理（能分析電路圖）
1、方波、三角波產生電路原理
下圖中ic1(u1a)、r100、r102組成比較器電路；ic2(u1b)、r104、w100、c100成有源積分電路，r103右端輸出(tp100)為方波訊號，ic2(u1b)輸出(tp101)為三角波訊號。
圖2－1方波、三角波產生電路原理圖
利用差分放大器傳輸特性的非線性，實現的三角波－正弦波變換的過程如下圖所示：
圖2－2 三角波－正弦波變換的過程
實現三角波－正弦波變換差放電路如下：
圖2－3 三角波－正弦波變換差分放電路
四、 實驗內容及主要步驟
1、接通電源，按下此模組中的電源開關s1。
2、用示波器分別測量方波、三角波波形，調節電位器w100(頻率調節)改變其頻率再次觀察與測量，並用座標紙按1：1畫出測量波形。
3、用示波器測量正弦波，首先調節電位器w102(對稱調節)使線性區變窄，從而使差分放大器傳輸特性更加對稱，則輸出波形更接近正弦波，然後可以調節電位器w101(幅度調節)改變其輸出的幅度。用座標紙按1：1畫出測量波形
五、實驗報告的要求
1、畫出測量訊號的波形。
2、分析正弦波失真幾種原因。
實驗三函式訊號發生器的組裝與除錯
一、實驗目的
1、 了解單片多功能積體電路函式訊號發生器的功能及特點
2、 進一步掌握波形引數的測試方法
二、實驗原理
1、 icl8038是單片整合函式訊號發生器，其內部框圖如圖3－1所示。它由恆流源i1和i2、電壓比較器a和b、觸發器、緩衝器和三角波變正弦波電路等組成。
圖3－1 icl8038原理框圖
外接電容c由兩個恆流源充電和放電，電壓比較器a、b 的閾值分別為電源電壓（指ucc＋uee）的2/3和1/3。恆流源i1和i2的大小可通過外接電阻調節，但必須i2＞i1。當觸發器的輸出為低電平時，恆流源i2斷開，恆流源i1給 c充電，它的兩端電壓uc隨時間線性上公升，當uc達到電源電壓的2/3時，電壓比較器a的輸出電壓發生跳變，使觸發器輸出由低電平變為高電平，恆流源i2接通，由於i2＞i1（設i2＝2i1），恆流源i2將電流2i1加到c上反充電，相當於c由乙個淨電流i放電，c 兩端的電壓uc 又轉為直線下降。
當它下降到電源電壓的1/3時，電壓比較器b的輸出電壓發生跳變，使觸發器的輸出由高電平跳變為原來的低電平，恆流源i2斷開，i1再給 c充電，…如此周而復始，產生振盪。若調整電路，使i2＝2i1， 則觸發器輸出為方波，經反相緩衝器由管腳⑨輸出方波訊號。c上的電壓uc， 上公升與下降時間相等，為三角波，經電壓跟隨器從管腳③輸出三角波訊號。
將三角波變成正弦波是經過乙個非線性的變換網路（正弦波變換器）而得以實現，在這個非線性網路中，當三角波電位向兩端頂點擺動時，網路提供的交流通路阻抗會減小，這樣就使三角波的兩端變為平滑的正弦波，從管腳②輸出。
2、icl8038管腳功能圖
圖3－2 icl8038管腳圖
3、 實驗電路如圖3－3所示
圖3－3 icl8038實驗電路圖
三、實驗裝置與器件
1、 ±12v直流電源 2、 雙蹤示波器
3、 頻率計4、 直流電壓表
5、 icl80386、晶體三極體3dg12×1(9013)
電位器、電阻器、電容器等
四、實驗內容（注意頻率調節或幅度調節：順時針增大；逆時針減小）
1、 按圖3－3所示的電路圖組裝電路，按下船形開關、總電源開關及該模組開關s3， 調整電路，使其處於振盪，使其輸出（tp301）為方波，通過調整電位器w302， 使方波的占空比達到50％。（注：「波形選擇」檔（k302）的跳線連線1-2腳時輸出方波，連線2-3或是-4腳時輸出三角波，連線4-5腳時輸出正弦波；而「頻率選擇」檔（k301）連線1-2腳時輸出波形頻率最小，連線2-3或是-4腳時輸出頻率適中，而連線4-5腳時輸出最大；另外，「頻率調節」大電位器可微調頻率，「幅度調節」大電位器可微調幅度，「可調電阻w305可用於幅度粗調。
2、 保持方波的占空比為50％不變，用短路器連線「波形選擇」檔的4-5腳，用示波器觀測8038 正弦波輸出端（tp301）的波形，反覆調整w303，w304，使正弦波不產生明顯的失真。
3. 調節「頻率可調」電位器w302，使輸出訊號頻率從小到大變化，記錄管腳8的電位及測量輸出正弦波的頻率，列表記錄之。試分析該管腳電壓與輸出訊號頻率有何關係？
4、 改變外接電容c的值（用跳線選擇，取c＝0.1和1000p）， 觀測三種輸出波形，並與c＝0.01μf時測得的波形作比較，有何結論？
5、 改變電位器w302的值，觀測三種輸出波形，有何結論？（如影響方波的占空比，那麼對正弦波和三角波有何影響？）
6、 如有失真度測試儀，則測出c分別為0.1μf，0.01μf和1000p時的正弦波失真係數r值（一般要求該值小於3％）。
五、預習要求
1、 翻閱有關icl8038的資料，熟悉管腳的排列及其功能。
2、 如果改變了方波的占空比， 試問此時三角波和正弦波輸出端將會變成怎樣的乙個波形？
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