主頁 > 技術文章 > 信號與系統(tǒng)實驗模塊實驗說明 2025-07-10

信號與系統(tǒng)實驗模塊實驗說明

信號與系統(tǒng)實驗系統(tǒng)由19個模塊組成，詳細內容如下：
1.電源輸入模塊
此模塊位于實驗平臺的右上角部分，分別提供+12V、+5V、-12V、-5V的電源輸出。4組電源分別對應4個發(fā)光二極管，電源輸出正常時，對應的發(fā)光二極管點亮。
在DSP數(shù)字信號處理區(qū)有3.3V和1.8V電源輸出，指示燈為紅色。
實驗時，打開電源后，首先檢查這些電源示燈是否點亮。如不亮，請立即關閉電源，以免損壞芯片。等待故障排除后，再打開電源。
2.信號源模塊
提供的波形種類有：正弦波、三角波、方波、矩形波（占空比可調）。
信號的頻率范圍：2Hz—100KHz，分四個頻段。
可通過旋鈕分別調節(jié)信號的頻率、幅度、占空比和掃速。
有兩個測量點：
H702 ：輸出的信號波形（正弦波、三角波、方波、掃頻信號）；
H705 ：掃頻控制電壓輸出。
信號插孔：
H701 ：信號源信號輸出插孔。
H704 ：掃頻控制電壓輸出插孔。
3.數(shù)字濾波器模塊
完成模擬信號的模數(shù)轉換（A/D）、濾波輸出的數(shù)模（D/A）轉換
有兩個測量點：
TPB01：A/D前的模擬信號波形；
TPB02：濾波輸出；
信號插孔：
PB01：信號輸入插孔。
4.主機接口與二次開發(fā)區(qū)
此模塊由PC機RS232接口（JB01）、單片機AT89S52（UB01）、程序存儲器W27C512（UB02）、DSP的HPI接口組成。該模塊主要完成以下二個功能：
1.通過拔碼開關（SWB01）選擇固化在程序存儲器（UB02）中的實驗程序，來完成相應的實驗。設置如下：

注：開關置ON為“0”，否則為“1”。
S1：為單片機系統(tǒng)的復位鍵（MCU_RST），SWB01改變后必需復位一次。
2.完成DSP程序的下載。DSP程序是指學生在學習數(shù)字信號處理時自已開發(fā)的程序，可以是數(shù)字濾波器程序、DSP應用程序等。
5.數(shù)字信號處理器模塊
由TMS320C5402、JTAG下載接口等組成，完成數(shù)字濾波器、卷積、FFT運算、DSP程序開發(fā)等功能。
有兩個測量點：
TPXF：與TMS320C5402的XF引腳相連，指示XF口電平。
TPOUT：與TMS320C5402的TOUT0引腳相連，指示定時器0的輸出信號。
三個指示燈：RUN、XF、TOUT分別指示DSP是否在運行；XF引腳狀態(tài)；TOUT0引腳狀態(tài)。
6.CPLD可編程開放模塊
主要用來完成信號的電平轉換、主機接口中各種控制信號的產生、A/D和D/A片選信號和控制信號的產生等功能。
7.信號分解與合成模塊
此模塊位于實驗平臺的中部，主要完成信號的分解與合成，模塊的上半部分為信號的分解，下半部分為信號的合成。信號的分解部分提供了8個波形輸出測量點，TPA01、TPA02……TPA08；TPA01—TPA07分別為信號的1—7次諧波輸出波形，第8個測量點TPA08為8次以上諧波的合成輸出波形；在信號合成部分中，把分解輸出的各次諧波信號連接輸入至合成部分，在合成的輸出測量點上可觀察到合成后的信號波形。
8.信號卷積實驗模塊
此模塊在信號分解與合成模塊下方，結構非常簡單，只須三個測量點，分別為兩個觀察卷積的輸入信號（TP901、TP902），一個用于觀察卷積后的輸出信號（TP903）。輸入的信號為經過A/D轉換的數(shù)字信號。P903為卷積信號輸出插孔。
9.一階電路暫態(tài)響應模塊
此模塊可根據(jù)自己的需要搭接一階電路，觀測各點的信號波形。
有6個測量點：
TP601、TP607：輸入信號波形測量點；
TP604、TP605：一階RC電路輸出信號波形測量點；
TP609、TP610：一階RL電路輸出信號波形測量點。
信號插孔：
P601、P607：信號輸入插孔；
P602、P603、P604、P605、P606、P609、P610：電路連接插孔。
10.二階電路的傳輸特性模塊
此模塊亦可根據(jù)需要搭接二階電路，觀察各測量點的信號波形。
有兩個測量點：
TP801：二階RC電路傳輸特性測量點；
TP807：二階RL電路傳輸特性測量點。
信號插孔：
P801，P803：信號輸入插孔。
11.二階網絡狀態(tài)軌跡模塊
此模塊除了完成二階網絡狀態(tài)軌跡觀察的實驗外，還可完成二階電路暫態(tài)響應觀察實驗。
有三個測量點：
TP501：輸入信號波形觀測點；
TP502、TP503：輸出信號波形觀察點。
信號插孔：
P501：信號輸入插孔。
12.階躍響應與沖激響應模塊
接入適當?shù)妮斎胄盘枺捎^測輸入信號的階躍響應與沖激響應。
有四個測量點：
TP101：進行沖激響應實驗時的輸入信號波形的測量點；
TP103：進行階躍響應實驗時的輸入信號波形的測量點；
TP102：沖激信號觀測點；
TP104：沖激響應，階躍響應信號輸出觀測點。
信號插孔：
P101、P103：信號輸入插孔；
P102：電路連接插孔。
13.抽樣定理模塊
通過本模塊可觀測到抽樣過程中各個階段的信號波形。
有四個測量點：
TP401：輸入信號波形觀測點；
TP402：開關信號觀測點；
TP403：輸入信號經采樣后的信號波形觀測點；
F(t) ：抽樣信號經低通濾波器恢復后的信號波形觀測點。
信號插孔：
P401：信號輸入插孔；
P403：抽樣信號輸出插孔；
F(t)：經低通濾波器恢復的信號輸出插孔；
其它：元器件選擇插孔。
14.模擬濾波器模塊
提供了多種有源、無源濾波器，包括低通無源濾波器、低通有源濾波器、高通無源濾波器、高通有源濾波器、帶通無源濾波器、帶通有源濾波器、帶阻無源濾波器和帶阻有源濾波器。根據(jù)自己的需要進行實驗。
有8個測量點：
TP302：信號經低通無源濾波器后的輸出信號波形觀測點；
TP304：信號經低通有源濾波器后的輸出信號波形觀測點；
TP306：信號經高通無源濾波器后的輸出信號波形觀測點；
TP308：信號經高通有源濾波器后的輸出信號波形觀測點；
TP310：信號經帶通無源濾波器后的輸出信號波形觀測點；
TP312：信號經帶通有源濾波器后的輸出信號波形觀測點；
TP314：信號經帶阻無源濾波器后的輸出信號波形觀測點；
TP316：信號經帶阻有源濾波器后的輸出信號波形觀測點；
信號插孔：
信號輸入插孔：P301、P303、P305、P307、P309、P311、P313、P315；
信號輸出插孔：P302、P304、P306、P308、P310、P312、P314、P316。
15.二次開發(fā)區(qū)
本模塊提供了很多開放的電阻、電容、電位器、運放單元、阻容元件插件（可插上二次開發(fā)區(qū)未提供的阻容元件），可根據(jù)需要搭接不同的電路，進行各種測試�？赏瓿苫具\算單元實驗，如加法器、比例放大器、積分器等，及一階系統(tǒng)的模擬、連續(xù)系統(tǒng)的模擬等實驗。如下圖2-1所示：

二次開發(fā)區(qū)布局圖

在布局圖中：提供了電位器3個，運放單元4個，固定電阻18個、固定電容12個、固定電感3個，及R-L-C插件6個，可根據(jù)需要插上不同的電阻、電容或電感。
運放單元：
INx+、INx-：運算放大器的正相、反相輸入信號插孔；
OUTx：運算放大器的輸出信號插孔；
16.頻率表與毫伏表
頻率表：顯示信號源輸出的信號的頻率值，指示的頻率范圍為0～100KHz;
毫伏表：顯示信號源輸出信號的幅度的平均值，指示范圍為0～10V。開關SW706用于選擇所測的波形信號。
17.無失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)
可完成信號的無失真?zhèn)鬏攲嶒灐?br /> 一個測量點：
TPE01：輸入信號測量點；
信號插孔：
HE01：輸入信號插孔；
HE02：輸出信號插孔。
18.AM調制與解調
該模塊包括載波1（VC1）、載波2（VC2）、調制波1（VS1）、調制波2（VS2），調制器1、調制器2、解調器1、解調器2、檢波器1、檢波器2共10個單元�？赏瑫r進行兩路信號的調制與解調。
其中：
1.載波1（VC1）、載波2（VC2）、調制波1（VS1）、調制波2（VS2）四個單元用來產生實驗所需的信號。它們產生的都是固定頻率的正弦信號，其中載波1的頻率約16KHz，載波2的頻率約32KHz，調制波1的頻率約160Hz，調制波2的頻率約800Hz。電位器RWD2、RWD4、RWD6、RWD8用來調節(jié)輸出信號的幅度。
2.調制器1、調制器2：這兩個單元用來完成AM調制，只要將載波1、調制波1和載波2、調制波2所產生的信號分別加到調制器1、與調制器2相對應的輸入端，就可產生兩路AM調制信號UAM1、UAM2。電位器RWC3、RWC4用來調整調幅波的上下對稱性；電位器RWC1、RWC2用來調整調制度。
3.解調器1、解調器2：這兩個單元用來將AM調制信號進行解調，它們是同步檢波方式。
4.檢波器1、檢波器2：這兩個單元也用來對AM調制信號進行解調。它們是非相干解調方式。
19.FDM頻分復用模塊
該模塊包括AM調制與解調模塊的所有單元，及有源加法器單元、八階巴特沃斯高通濾波器單元、八階巴特沃斯低通濾波器單元。
1.有源加法器：在做FDM頻分復用實驗時，對兩路AM調制信號進行代數(shù)運算，生成復用信號。
2.八階巴特沃斯高通濾波器，截止頻率為30KHz，用來將載波頻率高的一路AM調制信號分離出來。
3.八階巴特沃斯低通濾波器：截止頻率為20KHz，用來將載波頻率低的一路AM調制信號分離出來。

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信號與系統(tǒng)實驗模塊實驗說明

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