信号与系统实验分析报告

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信号与系统实验一连续时间信号分析实验报告

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实验一 连续时间信号分析一、实验目的(一)掌握使用Matlab 表示连续时间信号1、学会运用Matlab 表示常用连续时间信号的方法2、观察并熟悉常用信号的波形和特性(二)掌握使用Matlab 进行连续时间信号的相关运算1、学会运用Matlab 进行连续时间信号的时移、反褶和尺度变换2、学会运用Matlab 进行连续时间信号微分、积分运算3、学会运用Matlab 进行连续时间信号相加、相乘运算4、学会运用Matlab 进行连续时间信号卷积运算二、实验条件装用Matlab R2015a 的电脑。

三、实验内容1、利用Matlab 命令画出下列连续信号的波形图。

(1))4/3t (2cos π+ 程序:t=-3:0.01:3; ft=2*cos(3*t+pi/4); plot(t,ft)图像:(2))t (u )e 2(t--程序:t=-6:0.01:6; ut=(t>=0);ft=(2-1*exp(-t)).*ut; plot(t,ft)图像:(3))]2()(u )][t (cos 1[--+t u t π 程序:t=-6:0.01:6; ut=(t>=0); ut2=(t>=2);ft=(1+cos(pi*t)).*(ut-ut2); plot(t,ft)图像:2、利用Matlab 命令画出复信号)4/t (j 2e )t (f π+=的实部、虚部、模和辐角。

程序:t=0:0.01:20;ft=2*exp(1j*(t+pi/4));subplot(2,2,1);plot(t,real(ft));title('ʵ²¿');axis([-0.5,20,-2.5,2.5]); subplot(2,2,2);plot(t,imag(ft));title('Ð鲿');axis([-0.5,20,-2.5,2.5]); subplot(2,2,3);plot(t,abs(ft));title('Ä£');axis([-0.5,20,-0.5,2.5]); subplot(2,2,4);plot(t,angle(ft));title('·ø½Ç');axis([-0.5,20,-3.5,3.5]);图像:3、已知信号的波形如下图所示:试用Matlab 命令画出()()()()2332----t f t f t f t f ,,,的波形图。

信号与系统实验报告总结

信号与系统实验报告总结

信号与系统实验实验一常用信号的观察方波:正弦波:三角波:在观测中,虚拟示波器完全充当实际示波器的作用,在工作台上连接AD1为示波器的输入,输入方波、正弦波、三角波信号时,可在电脑上利用软件观测到相应的波形,其纵轴为幅值可通过设置实现幅值自动调节以观测到最佳大小的波形,其横轴为时间,宜可通过设置实现时间自动调节以观测到最佳宽度的波形。

实验四非正弦周期信号的分解与合成方波DC信号:DC信号几乎没有,与理论相符合,原信号没有添加偏移。

方波基波信号:基波信号为与原方波50Hz信号相对应的频率为50Hz的正弦波信号,是方波分解的一次谐波信号。

方波二次谐波信号:二次谐波信号频率为100Hz为原方波信号频率的两倍,幅值较一次谐波较为减少。

方波三次谐波信号:三次谐波信号频率为150Hz为原方波信号的三倍。

幅值较一二次谐波大为减少。

方波四次谐波信号:四次谐波信号的频率为200Hz为原方波信号的四倍。

幅值较三次谐波再次减小。

方波五次谐波信号:五次谐波频率为250Hz为原方波信号的五倍。

幅值减少到0.3以内,几乎可以忽略。

综上可知:50Hz方波可以分解为DC信号、基波信号、二次、三次、四次、五次谐波信号…,无偏移时即无DC信号,DC信号幅值为0。

分解出来的基波信号即一次谐波信号频率与原方波信号频率相同,幅值接近方波信号的幅值。

二次谐波、三次谐波、四次谐波、五次谐波依次频率分别为原方波信号的二、三、四、五倍,且幅值依次衰减,直至五次谐波信号时几乎可以忽略。

可知,方波信号可分解为多个谐波。

方波基波加三次谐波信号:基波叠加上三次谐波信号时,幅值与方波信号接近,形状还有一定差异,但已基本可以看出叠加后逼近了方波信号。

方波基波加三次谐波信号加五次谐波信号:基波信号、三次谐波信号、五次谐波信号叠加以后,比基波信号、三次谐波信号叠加后的波形更加接近方波信号。

综上所述:方波分解出来的各次谐波以及DC信号,叠加起来以后会逼近方波信号,且叠加的信号越多,越是接近方波信号。

《信号与系统》课程实验报告

《信号与系统》课程实验报告

《信号与系统》课程实验报告《信号与系统》课程实验报告一图1-1 向量表示法仿真图形2.符号运算表示法若一个连续时间信号可用一个符号表达式来表示,则可用ezplot命令来画出该信号的时域波形。

上例可用下面的命令来实现(在命令窗口中输入,每行结束按回车键)。

t=-10:0.5:10;f=sym('sin((pi/4)*t)');ezplot(f,[-16,16]);仿真图形如下:图1-2 符号运算表示法仿真图形三、实验内容利用MATLAB实现信号的时域表示。

三、实验步骤该仿真提供了7种典型连续时间信号。

用鼠标点击图0-3目录界面中的“仿真一”按钮,进入图1-3。

图1-3 “信号的时域表示”仿真界面图1-3所示的是“信号的时域表示”仿真界面。

界面的主体分为两部分:1) 两个轴组成的坐标平面(横轴是时间,纵轴是信号值);2) 界面右侧的控制框。

控制框里主要有波形选择按钮和“返回目录”按钮,点击各波形选择按钮可选择波形,点击“返回目录”按钮可直接回到目录界面。

图1-4 峰值为8V,频率为0.5Hz,相位为180°的正弦信号图1-4所示的是正弦波的参数设置及显示界面。

在这个界面内提供了三个滑动条,改变滑块的位置,滑块上方实时显示滑块位置代表的数值,对应正弦波的三个参数:幅度、频率、相位;坐标平面内实时地显示随参数变化后的波形。

在七种信号中,除抽样函数信号外,对其它六种波形均提供了参数设置。

矩形波信号、指数函数信号、斜坡信号、阶跃信号、锯齿波信号和抽样函数信号的波形分别如图1-5~图1-10所示。

图1-5 峰值为8V,频率为1Hz,占空比为50%的矩形波信号图1-6 衰减指数为2的指数函数信号图1-7 斜率=1的斜坡信号图1-8 幅度为5V,滞后时间为5秒的阶跃信号图1-9 峰值为8V,频率为0.5Hz的锯齿波信号图1-10 抽样函数信号仿真途中,通过对滑动块的控制修改信号的幅度、频率、相位,观察波形的变化。

信号与系统实验报告

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信号与系统实验报告一、实验目的(1) 理解周期信号的傅里叶分解,掌握傅里叶系数的计算方法;(2)深刻理解和掌握非周期信号的傅里叶变换及其计算方法;(3) 熟悉傅里叶变换的性质,并能应用其性质实现信号的幅度调制;(4) 理解连续时间系统的频域分析原理和方法,掌握连续系统的频率响应求解方法,并画出相应的幅频、相频响应曲线。

二、实验原理、原理图及电路图(1) 周期信号的傅里叶分解设有连续时间周期信号()f t ,它的周期为T ,角频率22fT,且满足狄里赫利条件,则该周期信号可以展开成傅里叶级数,即可表示为一系列不同频率的正弦或复指数信号之和。

傅里叶级数有三角形式和指数形式两种。

1)三角形式的傅里叶级数:01212011()cos()cos(2)sin()sin(2)2cos()sin()2n n n n a f t a t a t b t b t a a n t b n t 式中系数n a ,n b 称为傅里叶系数,可由下式求得:222222()cos(),()sin()T T T T nna f t n t dtb f t n t dtTT2)指数形式的傅里叶级数:()jn tn nf t F e式中系数n F 称为傅里叶复系数,可由下式求得:221()T jn tT nF f t edtT周期信号的傅里叶分解用Matlab进行计算时,本质上是对信号进行数值积分运算。

Matlab中进行数值积分运算的函数有quad函数和int函数。

其中int函数主要用于符号运算,而quad函数(包括quad8,quadl)可以直接对信号进行积分运算。

因此利用Matlab进行周期信号的傅里叶分解可以直接对信号进行运算,也可以采用符号运算方法。

quadl函数(quad系)的调用形式为:y=quadl(‘func’,a,b)或y=quadl(@myfun,a,b)。

其中func是一个字符串,表示被积函数的.m文件名(函数名);a、b分别表示定积分的下限和上限。

信号与系统实验报告—连续时间信号

信号与系统实验报告—连续时间信号

信号与系统实验报告—连续时间信号实验名称:连续时间信号一、实验目的1、熟悉Matlab编程工具的应用;2、掌握利用Matlab进行连续时间信号的绘制、分析和处理。

二、实验原理连续时间信号是指在时间轴上连续存在的信号。

连续时间信号可以用数学函数来描述,并且它们是时间变量t的函数,其幅度可以是任意实数或复数。

连续时间信号可以由物理系统中的物理量得到,比如声音信号、图像信号等。

对于一个连续时间信号x(t),可以对它进行各种变换,如平移、伸缩、反转等,这些操作可以用函数来表示。

其中,平移信号可以用x(t - a)表示,伸缩信号可以用x(at)表示,反转信号可以用x(-t)表示。

另外,通过利用傅里叶变换可以分析连续时间信号的频率构成,了解信号的频域特性,其傅里叶变换公式为:F(jω) = ∫[ -∞ , ∞ ] f(t) · e^(-jωt) · dt其中,F(jω)为信号在频域上的变换值,因此,我们可以通过傅里叶变换来分析信号在频域上的性质。

三、实验内容2、使用Matlab对信号进行平移、伸缩、反转等处理;3、使用Matlab对信号进行傅里叶变换,分析信号的频域特性。

四、实验步骤1、绘制信号首先,我们需要确定信号的形式和表示方法,根据实验要求选择不同的信号进行绘制。

在此以正弦信号为例,使用Matlab中的plot函数绘制正弦函数图形:t = 0: 0.01: 10;x = sin (2* pi* t);plot(t, x);xlabel('Time / s');title('Continuous sinusoidal signal');对信号进行平移、伸缩、反转处理也是十分简单的,只需要在信号函数上添加对应的变换操作即可。

以下是对信号进行平移、伸缩、反转处理的Matlab代码:3、进行傅里叶变换及频域分析Y = fft (x);P2 = abs (Y/L);P1(2:end-1) = 2* P1(2:end-1);title ('Single-Sided Amplitude Spectrum of x(t)');ylabel ('|P1(f)|');根据得到的频域分析结果,我们可以得出连续时间信号的功率、频率等特性。

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信号与系统实验报告目录1. 内容概要 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究意义 (4)2. 实验原理 (5)2.1 信号与系统基本概念 (7)2.2 信号的分类与表示 (8)2.3 系统的分类与表示 (9)2.4 信号与系统的运算法则 (11)3. 实验内容及步骤 (12)3.1 实验一 (13)3.1.1 实验目的 (14)3.1.2 实验仪器和设备 (15)3.1.4 实验数据记录与分析 (16)3.2 实验二 (16)3.2.1 实验目的 (17)3.2.2 实验仪器和设备 (18)3.2.3 实验步骤 (19)3.2.4 实验数据记录与分析 (19)3.3 实验三 (20)3.3.1 实验目的 (21)3.3.2 实验仪器和设备 (22)3.3.3 实验步骤 (23)3.3.4 实验数据记录与分析 (24)3.4 实验四 (26)3.4.1 实验目的 (27)3.4.2 实验仪器和设备 (27)3.4.4 实验数据记录与分析 (29)4. 结果与讨论 (29)4.1 实验结果汇总 (31)4.2 结果分析与讨论 (32)4.3 结果与理论知识的对比与验证 (33)1. 内容概要本实验报告旨在总结和回顾在信号与系统课程中所进行的实验内容,通过实践操作加深对理论知识的理解和应用能力。

实验涵盖了信号分析、信号处理方法以及系统响应等多个方面。

实验一:信号的基本特性与运算。

学生掌握了信号的表示方法,包括连续时间信号和离散时间信号,以及信号的基本运算规则,如加法、减法、乘法和除法。

实验二:信号的时间域分析。

在本实验中,学生学习了信号的波形变换、信号的卷积以及信号的频谱分析等基本概念和方法,利用MATLAB工具进行了实际的信号处理。

实验三:系统的时域分析。

学生了解了线性时不变系统的动态响应特性,包括零状态响应、阶跃响应以及脉冲响应,并学会了利用MATLAB进行系统响应的计算和分析。

信号与系统实验报告

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信号与系统实验报告一、信号的时域基本运算1.连续时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析:输出信号值就等于两输入信号相加(乘)。

由于b=2,故平移量为2时,实际是右移1,符合平移性质。

两实验之二心得体会:时域中的基本运算具有连续性,当输入信号为连续时,输出信号也为连续。

平移,伸缩变化都会导致输出结果相对应的平移伸缩。

2.离散时间信号的时域基本运算两实验之一实验分析:输出信号的值是对应输入信号在每个n值所对应的运算值,当进行拉伸变化后,n值数量不会变,但范围会拉伸所输入的拉伸系数。

两实验之二心得体会:离散时间信号可以看做对连续时间信号的采样,而得到的输出信号值,也可以看成是连续信号所得之后的采样值。

二、连续信号卷积与系统的时域分析1.连续信号卷积积分两实验之一实验分析:当两相互卷积函数为冲激函数时,所卷积得到的也是一个冲激函数,且该函数的冲激t值为函数x,函数y冲激t值之和。

两实验之二心得体会:连续卷积函数每个t值所对应的卷积和可以看成其中一个在k值取得的函数与另外一个函数相乘得到的一个分量函数,并一直移动k值直至最后,最后累和出来的最终函数便是所得到的卷积函数。

3.RC电路时域积分两实验之一实验分析:全响应结果正好等于零状态响应与零输入响应之和。

两实验之二心得体会:具体学习了零状态,零输入,全响应过程的状态及变化,与之前所学的电路知识联系在一起了。

三、离散信号卷积与系统的时域分析1.离散信号卷积求和两实验之一实验分析:输出结果的n值是输入结果的k号与另一个n-k的累和两实验之二心得体会:直观地观察到卷积和的产生,可以看成连续卷积的采样形式,从这个方面去想,更能深入地理解卷积以及采样的知识。

2.离散差分方程求解两实验之一实验分析:其零状态响应序列为0 0 4 5 7.5,零输入响应序列为2 4 5 5.5 5.75,全状态响应序列为2 4 9 10.5 13.25,即全状态=零输入+零状态。

两实验之二心得体会:求差分方程时,可以根据全状态响应是由零输入输入以及零状态相加所得,分开来求,同时也加深了自己对差分方程的求解问题的理解。

信号与系统课程实验报告

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合肥工业大学宣城校区《信号与系统》课程实验报告专业班级学生姓名《信号与系统》课程实验报告一实验名称一阶系统的阶跃响应姓名系院专业班级学号实验日期指导教师成绩一、实验目的1.熟悉一阶系统的无源和有源电路;2.研究一阶系统时间常数T的变化对系统性能的影响;3.研究一阶系统的零点对系统响应的影响。

二、实验原理1.无零点的一阶系统无零点一阶系统的有源和无源电路图如图2-1的(a)和(b)所示。

它们的传递函数均为:10.2s1G(s)=+(a) 有源(b) 无源图2-1 无零点一阶系统有源、无源电路图2.有零点的一阶系统(|Z|<|P|)图2-2的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源电路图,它们的传递函数为:10.2s1)0.2(sG(s)++=,⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=S611S161G(s)(a) 有源(b) 无源图2-2 有零点(|Z|<|P|)一阶系统有源、无源电路图3.有零点的一阶系统(|Z|>|P|)图2-3的(a)和(b)分别为有零点一阶系统的有源和无源电路图,它们的传递函数为:1s10.1sG(s)=++(a) 有源(b) 无源图2-3 有零点(|Z|>|P|)一阶系统有源、无源电路图三、实验步骤1.打开THKSS-A/B/C/D/E型信号与系统实验箱,将实验模块SS02插入实验箱的固定孔中,利用该模块上的单元组成图2-1(a)(或(b))所示的一阶系统模拟电路。

2.实验线路检查无误后,打开实验箱右侧总电源开关。

3.将“阶跃信号发生器”的输出拨到“正输出”,按下“阶跃按键”按钮,调节电位器RP1,使之输出电压幅值为1V,并将“阶跃信号发生器”的“输出”端与电路的输入端“Ui”相连,电路的输出端“Uo”接到双踪示波器的输入端,然后用示波器观测系统的阶跃响应,并由曲线实测一阶系统的时间常数T。

4.再依次利用实验模块上相关的单元分别组成图2-2(a)(或(b))、2-3(a)(或(b))所示的一阶系统模拟电路,重复实验步骤3,观察并记录实验曲线。

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信号与系统分析报告实验一:典型信号的观测与测试图1-1 600Hz正弦波信号幅值: 4V,周期:1500ms图1-2 1.4kHz方波信号幅值:2.5V 周期:727ms图1-3 2.2kHz三角波信号幅值:2.2V 周期:512ms图1-4 1000Hz冲击串信号幅值:2.5V 周期:1003ms实验二:线性时不变系统的冲激响应和阶跃响应1.有源低通滤波器的单位冲击和阶跃响应图2-1 1000Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-2 500Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-3 333Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-4 250Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-5 200Hz冲激串为输入信号的输出波形图2-6 200Hz方波作为输入信号的输出波形图2-7 1000Hz方波作为输入信号的输出波形图2-8 5kHz方波作为输入信号的输出波形2.无源低通滤波器的单位冲激和阶跃响应图2-9 1000Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-10 500Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-11 333Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-12 250Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-13 200Hz冲激串作为输入信号的输出波形图2-14 5kHz方波作为输入信号的输出波形图2-15 2.2kHz方波作为输入信号的输出波形图2-16 600Hz方波作为输入信号的响应的输出波形实验三:连续信号的分解及频谱图3-1 未被分解的输入1kHz方波信号分析:可以看到该输入方波幅度为2.5V,周期为1030ms,占空比为50%,包含众多奇次频率分量。

由频谱图可以看出,当频率为1kHz 时幅度最大。

由傅立叶级数的知识可以知道,方波的傅立叶级数为:a k=sin(πk/2)/kπ,k≠0;当k为偶数(不为零),a k=0。

也就是说,方波的频谱图应只含有奇次分量,对应偶次分量的幅度为零。

实验结果存在较少偶次分量的也正说明了这一点。

图3-2 分解后的方波一次谐波分量上图为方波分解之后的一次谐波,波形为正弦波。

幅值:2.4V,周期为:1030ms,仍含有众多频率分量,同样是1kHz时幅度最大。

图3-3分解后的方波二次谐波分量上图的波形近似为一直线,符合傅立叶级数的结果,此时的波形为傅立叶级数的直流分量。

但仍含有众多频率分量。

图3-4分解后的方波三次谐波分量上图为分解后的方波三次谐波分量,波形为正弦波。

幅值:1V 左右。

周期:343ms。

仍含有众多频率分量。

幅度相比一次谐波有所减小。

图3-5分解后的方波四次谐波分量上图的波形近似为一直线。

符合傅立叶级数的结果,此时的波形为傅立叶级数的直流分量。

但仍含有众多频率分量。

图3-6分解后的方波五次谐波分量上图为分解后的方波五次谐波分量,波形为正弦波。

幅值:1V左右。

周期:206ms。

仍含有众多频率分量。

幅度相比一、三次谐波有所减小。

图3-7基波和二次谐波迭加波形图3-8基波、二、三、四次谐波迭加波形图3-9基波、二、三、四、五次谐波迭加波形分析:图3-1为未经分解的方波信号,图3-2~图3-6为其分解之后的各次谐波分量,随着次数(频率)的增加,各次谐波的幅度依次减小。

且频谱图都在1kHz出现最大值,并且含有众多频率分量。

由于SSPdemo.exe选择的是合成测量模式,推测,计算机得到的是,抑制某一谐波分量或多个谐波分量后合成波形的频谱,波形为某一谐波分量或多个谐波分量合成的波形,所以频谱会出现众多频率分量,并且与原方波输入信号的频谱相似。

此外,在二、四谐波的波形中出现了直流分偏置量,理论幅度可以由方波一个周期的积分算出。

图3-7~图3-9,为各次谐波的合成,频谱图仍含有众多频率分量,基本与方波信号频谱相似,原因同上。

可以看到基波(图3-2)和二次谐波(图3-3)的合成仍为正弦信号,这是因为基波是正弦信号,二次谐波是幅度很小的信号,两者迭加仍为正线信号。

由图3-8和图3-9可以明显的看出,直到用于合成的谐波分量增多时,其合成信号越接近于原方波输入信号。

此外,在图3-3,图3-5,图3-8,图3-9中出现了偶次的负幅度频率分量,某一谐波分量或多个谐波分量被抑制后,其他频率分量的叠加就可能出现负幅度频率分量的出现,推测,当为偶次谐波时波形均为直流偏置量,从图中可以得出结论,当抑制了直流分量后,干扰偶次分量与抑制后的众多频率分量(含有基波分量)迭加之后的波形频谱会出现较大负幅度的频率分量。

图3-10未被分解的输入1kHz三角波信号上图为三角波的频谱图,幅度:4.2V,周期:1030ms。

可以看到1kHZ时幅度最大,这是因为1kHz为基波频率,并且含有众多频率分量。

三角波微分之后的图形为幅度为m(m为实常数)和一组周期性冲击串的组合,由傅立叶级数和变换的知识可知,x(t)=m的傅立叶级数为a0=m;a k=0,k≠0。

周期性冲激串的傅立叶级数为a k=1/T,这里T=1030ms。

因此,三角波的频谱图会含有奇次和偶次分量。

图3-11分解后的三角波一次谐波分量上图为分解后的三角波一次谐波分量,幅度:3.6V,周期:1030ms。

图3-12分解后的三角波二次谐波分量上图为分解后的三角波二次谐波分量,幅度:2V,周期:515ms。

图3-13分解后的三角波三次谐波分量上图为分解后的三角波三次谐波分量,幅度:1 V,周期:343ms。

图3-14分解后的三角波四次谐波分量上图为分解后的三角波四次谐波分量,幅度:0.5 V,周期:257.5ms。

图3-15分解后的三角波五次谐波分量上图为分解后的三角波五次谐波分量,幅度:0.33V,周期:206ms。

图3-16基波和二次谐波迭加波形图3-17基波、二、三、四次谐波迭加波形图3-18基波、二、三、四、五次谐波迭加波形分析:图3-10为未经分解的三角波信号,图3-11~图3-15为其分解之后的各次谐波分量,随着次数(频率)的增加,各次谐波的幅度依次减小,含有众多频率分量。

由于SSPdemo.exe选择的是合成测量模式,推测,计算机得到的是,抑制某一谐波分量或多个谐波分量后合成波形的频谱,波形为某一谐波分量或多个谐波分量合成的波形,所以频谱会出现众多频率分量,并且与原三角波输入信号的频谱相似。

且在1kHz处幅度最大,这是因为1kHz为基波频率。

图3-16~图3-18,为各次谐波的合成,由图3-8和图3-9可以明显的看出,当用于合成的谐波分量越多时,其合成信号越接近于原输入三角波信号。

此外由方波分析的结论可以知道,推测:本身同时具有奇次和偶次谐波分量的三角波,当出现抑制某一或多个观测谐波分量后合成波形的迭加不会出太多的明显负幅度频率分量。

实验四:连续时间系统模拟图4-1 200Hz方波作为输入信号的输出波形图4-2 1kHz方波作为输入信号的输出波形图4-3 5kHz方波作为输入信号的输出波形图4-4 200Hz正弦波作为输入信号的输出波形图4-5 1kHz正弦波作为输入信号的输出波形图4-6 5kHz 正弦波作为输入信号的输出波形分析:该一阶微分连续时间系统的输入和输出满足y'+a 0y=x ,符合初始松弛条件。

可以令y'= x -a 0y ,然后利用积分器,加法器和放大器进行系统的模拟。

系统框图为:图4-1~图4-3 分别为输入200Hz 、1kHz 、5kHz 方波情况下的系统输出,可以看到方波信号信号出现了失真,正弦波未出现失真。

在方波信号的上升沿和下降沿,分别产生了一个突变,在上升沿变为一个瞬时的冲击脉冲,下降沿变为一段具有负斜率的直线。

而这些在输入正弦波的情况下,输出维持了原来的正弦波走势。

未发生任何突变,如图4-4~图4-6所示。

对y'+a 0y=x 进行变形可以的得到:y=(x -y')yy' x∫ -a 0∑/ a0;由于等号右边有y',因此设积分器的初值为y(0),假设系统无输入时,则y= y(0),当信号最初通过系统时,输出是x减去y'(0)再除以一个系数a0,属于线性变换,此时系统对该时刻的输入无本质影响,接着积分器开始发挥作用,此后x减去y'(0)再除以一个系数a0的结果与输入相关,并且是对原信号进行了微分,发生了非线性变化,于是在方波的上升沿和下降沿可以看到一个突变,这是微分的结果。

而正弦波没有变化是因为正弦信号微分之后,只是信号的相位发生改变,因而输出波形与原来相比,无太大变化。

此外,对比图4-1到图4-3,以及图1-2可以看到,图4-1到图4-3的频谱图产生了众多寄生频率分量,并且随着频率的增加这一现象越来越不明显。

这是因为随着周期的变小,方波的上升沿和下降沿产生的突变△亦减小,因而更不易被积分器捕获,使系统产生响应,从而抑制了寄生频率分量的产生。

而正弦波由于只是相位的变化,因而无多余的寄生分量产生。

实验五:连续系统的转移函数模拟实验一阶反馈系统的方框图为:其中,A、B分别为反相和同相放大器,因此系统为正反馈系统,并可以得到系统的微分方程为x=-(y'/B) -Ay/B,与实验四相似。

因此对上式进行变换,输出表达式:y=-B[x+(y'/B)]/A。

同样可以假设积分器初值为y(0),对系统输出进行分析。

图5-1 1kHz的三角波输入信号图5-2 减小反相放大倍数A时的输出波形图5-3 增大反相放大倍数A时的输出波形分析:可以看到减小反相放大倍数A,输出波形的幅度明显减小。

并且在三角波的下降沿出现了一个突变的负向脉冲。

这是由于积分器的作用,由输出表达式y=-B[x+(y'/B)]/A,可以看出当输入的瞬时变化量较大时,会有一个非常大的导数值出现,因而会变成一个脉冲迭加在原波形上,形成图5-3的波形。

当增大放大倍数时,突变脉冲也会被放大,但小于原信号的放大程度,进而输出波形趋近于原信号波形。

图5-4增大反相放大倍数B时的输出波形(1)图5-5增大反相放大倍数B时的输出波形(2)图5-6增大反相放大倍数B时的输出波形(3)图5-7增大反相放大倍数B时的输出波形(4)分析:可以看到,图5-4中同样出现了突变脉冲,原因同上。

在图5-4到图5-7中,均出现了失真,这是由于同相放大倍数过大,放大器工作在了非线性工作区的原因。

此外,在图5-7中波形严重失真,由于产生的突变脉冲也被放大并大于正常波形放大程度,故无突变的脉冲出现。

图5-8 1kHz正弦波输入信号图5-9 增大反相放大器A的输出波形(1)图5-10 增大反相放大器A的输出波形(2)图5-11增大反相放大器A的输出波形(3)图5-12增大反相放大器A的输出波形(4)图5-13增大反相放大器A的输出波形(5)分析:由图5-9到图5-13可以看到当改变反相放大器A时,输出波形出现了从幅度逐渐被放大到出现了失真,甚至在图5-13出现了类似高频调制信号的波形,出现失真是因为放大器由于放大倍数过大工作在了非线性工作区,使波形出现了失真。

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