DB-XH1 信号与系统模块组成介绍
一、系统介绍
“DB-XH1 信号与系统实验箱”是我公司最新研制成功的,是专门为《信号与系统》课程而设计的。该实验箱提供了信号的频域、时域分析的实验手段,利用该实验箱可进行阶跃响应与冲激响应的时域分析;连续时间系统的模拟;抽样定理与信号恢复的分析与研究;一阶、二阶电路的暂态响应;二阶网络状态轨迹显示;系统时域响应的模拟解; 二阶网络函数的模拟; 矩形脉冲信号的分解; 矩形脉冲信号的合成;谐波幅度对波形合成的影响
二、系统特点:
1、紧扣教学大纲、内容简洁、重点突出:对“信号与系统”课程的大部分章节均提供有实验项目,使实验内容具有教学性和通用性,同时也使学生通过实验环节更透彻得掌握原理性的知识。
2、电路模块化设计:每一个实验单元均以一模块来划分,实验名称与模块名相对应。模块内的电路在相应的位置画出,使实验者一目了然。
它由以下模块组成:
1、电源输入模块
2、函数发生器模块
3、信号的分解与合成模块
4、一阶电路暂态响应模块
5、二阶电路传输特性模块
6、二阶网络状态轨迹模块
7、阶跃响应与冲激响应模块
8、抽样定理模块
9、模拟滤波器模块
10、基本运算单元与连续系统的模拟模块
11、二阶网络函数的模拟
12、系统时域响应的模拟解
11、频率计与毫伏表
各模块的具体用途及使用将在第二节中介绍。
该实验系统的系统分布图如图1-1所示。
各实验模块介绍
在本节中,将分别介绍实验平台上的各个模块单元。在第一节的系统介绍中,已介绍了本实验系统由16个模块组成。现在详细说明如下:
1、电源输入模块
此模块位于实验平台的右上角部分,分别提供+12V(P003)、+5V(P001)、-12V(P004)、-5V(P002)的电源输出。4组电源分别对应4个发光二极管,电源输出正常时,对应的发光二极管点亮。
实验时,打开电源后,首先检查这些电源指示灯是否点亮。如不亮,请立即关闭电源,以免损坏仪器。待故障排除后,再打开电源。
2、函数发生器模块
提供的波形种类有:正弦波、三角波、方波、矩形波(占空比可调)。
信号的频率范围:8Hz—100KHz,分四个频段。
可通过电位器,分别调节信号的频率、幅度、占空比和扫速。
信号输出孔:
P701:函数发生器的输出端(正弦波、三角波、方波)
P702:扫频信号输出端
有两个测量点:
TP701 : 输出信号的波形
TP702: 扫频信号的波形。
3、信号分解与合成模块
此模块位于实验平台的中部,主要完成信号的分解与合成,模块的上半部分为信号的分解,下半部分为信号的合成。信号的分解部分提供了7个波形输出测量点,TPDC、TPF1、TPF2、TPF3、TPF4、TPF5、TPF6;TPF1—TPF6分别为信号的1—6次谐波输出波形,TPDC为直流成分(即频率低于是10Hz)的输出波形;在信号合成部分中,把分解输出的各次谐波信号连接输入至合成部分,在合成的输出测量点POUT上可观察到合成后的信号波形。
4、一阶电路暂态响应模块
此模块可根据自己的需要搭接一阶电路,观测各点的信号波形。
有6个测量点:
TPA01、TPA07:输入信号波形测量点;
TPA04、TPA05:一阶RC电路输出信号波形测量点;
TPA09、TPA10:一阶RL电路输出信号波形测量点。
信号插孔:
PA01、PA07:输入信号插孔;
PA02、PA03、PA04、PA05、PA06、PA09、PA10:电路连接插孔。
5、二阶电路的传输特性模块
此模块亦可根据需要搭接二阶电路,观察各测量点的信号波形。
有两个测量点:
TP801:二阶RC电路传输特性测量点;
TP807:二阶RL电路传输特性测量点。
信号插孔:
P801,P803:信号输入插孔。
6、二阶网络状态轨迹模块
此模块除完成二阶网络状态轨迹观察的实验,还可完成二阶电路暂态响应观察的实验。
有三个测量点:
TP901:输入信号波形观测点;
TP902、TP903:输出信号波形观察点。
信号插孔:
P901:信号输入插孔。
7、阶跃响应与冲激响应模块
接入适当的输入信号,可观测输入信号的阶跃响应与冲激响应。
有四个测量点:
TPB01:进行冲激响应实验时的输入信号波形的测量点;
TPB03:进行阶跃响应实验时的输入信号波形的测量点;
TPB02:冲激信号观测点;
TPB04:冲激响应,阶跃响应信号输出观测点。
信号插孔:
PB01、PB03:信号输入插孔;
PB02:电路连接插孔。
8、抽样定理模块
通过本模块可观测到抽样过程中各个阶段的信号波形。
信号插孔:
P401:信号输入插孔;
P403:抽样信号输出插孔;
P503:恢复信号输出插孔;
其它:元器件选择插孔。
有四个测量点:
TP501:输入信号波形观测点;
TP502:开关信号观测点;
TP503:输入信号经采样后的信号波形观测点;
TP503:抽样信号经滤波器恢复后的信号波形观测点。
开关 K501:用于调节抽样信号的频段。
电位器WR501:用于调节抽样信号的频率。
9、模拟滤波器模块
提供了多种有源、无源滤波器,包括低通无源滤波器、低通有源滤波器、高通无源滤波器、高通有源滤波器、带通无源滤波器、带通有源滤波器、带阻无源滤波器和带阻有源滤波器。根据自己的需要进行实验。
有8个测量点:
TP302:信号经低通无源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP304:信号经低通有源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP306:信号经高通无源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP308:信号经高通有源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP310:信号经带通无源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP312:信号经带通有源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP314:信号经带阻无源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP316:信号经带阻有源滤波器后的输出信号波形观测点;
信号插孔:
信号输入插孔:P301、P303、P305、P307、P309、P311、P313、P315;
信号输出插孔:P302、P304、P306、P308、P310、P312、P314、P316。
10、基本运算单元与连续系统的模拟模块
本模块提供了很多开放的电阻、电容,可根据需要搭接不同的电路,进行各种测试。如可实现加法器、比例放大器、积分器及一阶系统的模拟。
含有2个测量点:
TP402:运算放大器U401的输出;
TP406:运算放大器U402的输出。
信号插孔:
P400:运算放大器U401的同相输入端;
P401:运算放大器U401的反相输入端;
P402:运算放大器U401的输出端;
P404:运算放大器U402的同相输入端;
P405:运算放大器U402的反相输入端;
P406:运算放大器U402的输出端;
11、频率表与毫伏表
频率表: 显示信号源输出的信号的频率值,指示的频率范围为0—100KHz;
毫伏表: 显示信号源输出信号的幅度的平均值,所测信号的幅值范围为0—10V。频率为0~100Hz。
开关 K101 用 于选择所测的波形信号。