信号与系统分析实验教案

《信号与系统分析》

实验教案

王土央

教学实践部电路中心

2009年2月

实验一 时域分析

一. 实验目的

1. 研究动态网络的阶跃信号、冲激信号、阶跃响应、冲激响应及两

者之间的关系，用示波器观测其波形。

2. 验证卷积积分法。 二. 教学重点和难点

1. 重点：了解理想信号、阶跃信号和冲激信号，在实验过程中一般

用方波信号和窄脉冲代替冲激信号。

2. 难点：示波器、信号源和实验箱的使用方法。

三. 参考资料

1．《信号与系统》，作者：奥本海姆等； 2．《信号与系统》，作者：王应生等；

3．《信号与系统实验?设计?仿真》，作者：严俊等；

四. 教学过程

1. 讲解实验原理 2. 介绍各实验仪器 3. 讲解实验内容与步骤 4. 实验报告要求 5. 布置思考题 五. 实验原理

dU(t) dtdW(t)2. 冲激响应也是阶跃响应的微分h(t)?

dt3. 某一信号f(t)通过一线性系统后的响应为y(t)?f(t)?h(t)。

1. 冲激信号是阶跃信号的微分?(t)?六. 实验设备

1. 双踪示波器SS7802 一台 2. 函数信号发生器EE1643 一台

3. 信号系统实验箱 TPE-SS6 一台 七. 实验内容与步骤

（一）观察冲激信号与阶跃信号之间的关系

1. 按图1－3－1在实验箱上连接好线路。 2. 输入端输入f?5KHz，ViP?P?6v的方波信号。

3. 示波器测量输入u(t)、输出波形?(t)，记录波形，并将其分别与阶跃信号

和冲激信号相比较（参见图1－3－2）。

图1－3－1 微分电路 图1－3－2阶跃信号与冲激信号

提醒学生注意：1. 熟悉信号实验箱，信号源，示波器等仪器的使用方法。 2．了解理想信号阶跃信号，冲激信号在实验室一般用方波信号和

窄脉冲来替代。

（二） 观察阶跃响应与冲激响应之间的关系（激励为阶跃信号的响应为阶跃响应，

激励为冲激信号的响应为冲激响应。） 1．先获得阶跃响应w(t) 2．再观察冲激响应h(t)

3．观察阶跃响应与冲激响应之间的关系。

强调：两波形的上半部分完全一致（下半部分是由于方波的下跳沿所引起，即非理想阶跃信号所致）。

图1－3－5 冲激响应 图1－3－6 实验电路

图1－3－7阶跃响应的微分

注意：该图与实际的图有区别，要求学生不要照抄。 （三）验证卷积积分法

1. 按图1－3－3在实验箱上连接好线路，在输入端输入方波信号，f(t)为方

波，f?1KHz，ViP?P?2v。

2. 用示波器观察并记录输入信号f(t)波形，输出信号g(t)波形。 3. 将g(t)波形与f(t)?h(t)计算结果的图形进行比较。验证卷积积分法。 注意：要求学生一定要将实测图g(t)画出，课后与理论计算的图进行比较，进一步

理解信号卷积的概念和意义。

八. 实验报告要求

1. 整理实验结果。

2. 画出实验各步骤的波形图（时间轴对应）。

3. 将卷积积分法的验证方法和过程整理记录下来。 九. 思考题

1．解释实验波形与理想（冲激、阶跃）波形有差异的原因。 2．f(t)?h(t)如何计算？

十．下次实验内容的预习要求（信号的分解与合成实验）：

1．学会用软件Multisim。特别要了解电路的连接方法;示波器，信号源等仪器

的使用方法，周期，幅度的测量方法。

2．按指导书中的电路设计举例和实验要求设计好电路。 3．按设计性实验报告要求，写好预习报告。

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