信号与系统综合实验箱RZ8663说明书.doc

目 录第一章 信号与系统综合试验概述 1第一节 RZ8663信号与系统模块组成介绍 1其次节 各试验模块介绍 3第三节 信号源 7其次章 传统教学试验 9试验1 阶跃响应与冲激响应 9试验2 连续时间系统的模拟 13试验3 有源无源滤波器 18试验4 抽样定理与信号复原 27试验5 二阶网络状态轨迹的显示 35试验6 一阶电路的暂态响应 39试验7 二阶电路的暂态响应 42试验8 二阶电路传输特性 46试验9 信号卷积试验 49试验10 矩形脉冲信号的分解 54试验11 矩形脉冲信号的合成 59试验12 谐波幅度对波形合成的影响 62试验13 相位对波形合成的影响 66试验14 随意信号的分解 68试验15 数字滤波器 70试验16 虚拟仪表 71试验17 信号产生试验 75试验18 数字滤波器设计 79试验19 信号频谱分析 85第一章 信号与系统综合试验概述第一节 RZ8663信号与系统模块组成介绍“RZ8663信号与系统试验箱”是在多年开设信号与系统试验的基础上，经过不断改进研制成功的是特地为《信号与系统》课程而设计的，供应了信号的频域、时域分析的试验手段。

利用该试验箱可进行阶跃响应与冲激响应的时域分析；借助于ＤＳＰ技术实现信号卷积、信号频谱的分析与探讨、信号的分解与合成的分析与试验；抽样定理与信号复原的分析与探讨；连续时间系统的模拟；一阶、二阶电路的暂态响应；二阶网络状态轨迹显示、各种滤波器设计与实现等内容的学习与试验试验箱接受了DSP数字信号处理新技术，将模拟电路难以实现或试验结果不志向的“信号分解与合成”、“信号卷积”等试验得以精确地演示，并能生动地验证理论结果；系统地了解并比较无源、有源、数字滤波器的性能及特性，并可学会数字滤波器设计与实现试验箱配有DSP标准的JTAG插口及DSP同主机PC机的通信接口，可便利学生在我们供应的软件的基础上进行二次开发（可用仿真器或不用仿真器），完成一些数字信号处理、ＤＳＰ应用方面的试验如：各种数字滤波器设计、频谱分析、卷积、Ａ／Ｄ转换、Ｄ／Ａ转换、ＤＳＰ定时器的运用、ＤＳＰ基本Ｉ／Ｏ口运用等该试验箱的系统分布图如图1-1所示频率表毫伏表DDS 信号源DSP 处理模块程序号A/D模块D/A模块信号选择输出操作区数字信号处理操作区模拟滤波器一阶电路暂态响应二阶电路传输特性阶跃响应与冲激响应信号合成二阶网络状态轨迹抽样定理信号分解基本运算单元与连续系统的模拟USB接口 图1-1 RZ8663试验系统分布示意图它由以下模块组成：1. 电源输入模块2. 信号源模块3. 数字滤波器模块4. 主机接口与二次开发区5. 数字信号处理器模块6. CPLD编程开放模块7. 信号分解与合成模块8. 信号卷积试验模块9. 一阶电路暂态响应模块10. 二阶电路传输特性模块11. 二阶网络状态轨迹模块12. 阶跃响应与冲激响应模块13. 抽样定理模块14. 模拟滤波器模块15. 基本运算单元与连续系统的模拟模块16. 频率表与毫伏表各模块的的具体作用将在其次节中介绍。

第二节 各试验模块介绍在本节中，将分别介绍试验平台上的各个模块单元在第一节的系统介绍中，已介绍了本试验系统由16个模块组成1. 电源输入模块此模块位于试验平台的右上角部分，分别供应 +12v、+5v、-12 v、-5 v的电源输出４组电源对应４个发光二极管，电源输出正常时对应的发光二极管亮2. 信号源模块供应的波形种类有：正弦波、三角波、方波、半波、全波信号的频率范围：100Hz—200KHz，可分别通过按钮调整信号的频率、占空比，通过电位器旋钮信号的幅度有两个测量点：TP702 输出的信号波形（正弦波、三角波、方波、扫频信号，全波，半波）；TP701 点频信号输出（用于做抽样试验） 信号插孔： P702：信号源信号输出插孔，P701：点频信号输出插孔3. 数字滤波器模块完成模拟信号的模数转换（A/D）、运算单元DSP、滤波输出的数模（D/A）转换有两个测量点：TP101 A/D前的模拟信号波形； 信号插孔： P101：模拟信号输入插孔4. 主机接口与二次开发区此模块由USB接口、CPLD、DSP的JTAG插座等组成ＤＳＰ程序可以来自固化在U107中的例题程序或来自ＰＣ机的学生开发程序。

U107中的例题程序可由SW102来选择,按下SW102按钮选择不同的程序号，在数码管SMG101上将显示程序号SW101：复位键开关5. 数字信号处理器模块由TMS320C5402和AD、DA等模块组成，完成数字信号处理的各种运算有两个测量点：XF：指示ＤＳＰ通用I/O口ＸＦ的电平TOUT： 指示DSP定时器定时输出信号TOUT　　　　 三个指示灯：分别指示ＤＳＰ是否在运行；ＸＦ状态；ＴＯＵＴ状态 通过按钮和数码管指示进行程序选择，可选择九个运行程序，默认显示为零 程序号为1－96. CPLD可编程模块完成信号电平转换、主机接口中各限制信号产生、Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ片选信号和限制信号产生等功能7. 信号分解与合成模块此模块位于试验平台的中部，主要完成信号的分解与合成，模块的右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供应了8个波形输出测量点，TP801、TP802……TP808；TP801—TP807分别为信号的1—7次谐波输出波形，第8个测量点TP808为8次以上谐波的合成输出波形；信号合成的部分中，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上TP809可视察到合成后的信号波形。

此模块上还有四个开关，K801、K802…K804这四个开关的作用是用于选择是否对分解出的1次、3次、5次、7次谐波幅度进行放大（便于探讨谐波幅度对信号合成的影响）：当开关位于1、2位置（左侧）时不放大，当开关位于2、3位置时可通过相应电位器调整谐波重量的幅度如：对于输出的基波重量，当开关K801位于1、2位置时，电位器W801不起任何作用，干脆把分解提取到的基波输出；当开关K801位于2、3位置时，分解提取到的基波重量可通过电位器W801来调整它的输出幅度的大小信号插孔：P801-P808 信号分解时各次谐波的输出插孔8. 信号卷积试验模块此模块在信号分解模块内，结构特殊简洁，只有三个测量点，分别为两个激励信号的测量点，一个卷积后的信号输出波形测量点9. 一阶电路暂态响应模块此模块可依据自己的须要搭接一阶电路，观测各点的信号波形有3个测量点：TP902、TP903：一阶RC电路电容上的响应信号测量点；TP907 ：一阶RL电路电阻上的响应信号测量点信号插孔： P901、P906：信号输入插孔； P902、P903、P904、P905、P907、P908、P909：电路连接插孔。

10. 二阶电路传输特性模块此模块亦可依据须要搭接二阶电路，观测各测量点的信号波形有两个测量点：TP201：有源二阶电路传输特性输出测量点；TP202：负阻抗电路传输特性输出测量点 信号插孔： P201、P202：信号输入插孔11. 二阶网络状态轨迹模块此模块除完成二阶网络状态轨迹视察的试验，还可完成二阶电路暂态响应视察的试验有两个测量点：TP904、TP905：输出信号波形观测点 信号插孔： P910：信号输入插孔12. 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两个测量点： TP913：冲激信号观测点； TP906：冲激响应，阶跃响应信号输出观测点信号插孔： P912、P914：信号输入插孔； P913：冲激信号输出插孔13. 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有四个测量点： TP601：输入信号波形观测点； TP603：抽样波形观测点； TP604：抽样信号经滤波器复原后的信号波形观测点信号插孔： P601：信号输入插孔； P602：抽样脉冲信号输入插孔； P603：抽样信号输出插孔； 其它：元器件选择插孔。

14. 模拟滤波器模块供应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依据自己的须要进行试验有8个测量点： TP401：信号经低通无源滤波器后的输出信号波形观测点； TP402：信号经低通有源滤波器后的输出信号波形观测点； TP403：信号经高通无源滤波器后的输出信号波形观测点； TP404：信号经高通有源滤波器后的输出信号波形观测点； TP405：信号经带通无源滤波器后的输出信号波形观测点； TP406：信号经带通有源滤波器后的输出信号波形观测点； TP407：信号经带阻无源滤波器后的输出信号波形观测点； TP408：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： P401、P402、P403、P404、P405、P406、P407、P408：信号输入插孔；15. 基本运算单元与连续系统的模拟模块本模块供应了许多开放的电阻电容，可依据须要搭接不同的电路，进行各种测试如可实现加法器、比例放大器、积分器、有源滤波器、一阶系统的模拟信号插孔：16. 频率表与毫伏表频率表显示信号源输出的信号的频率值，毫伏表显示信号源输出信号的幅度的平均值（正弦信号有效值），指示范围为０－10Ｖ。

第三节 信号源本节将对信号源部分作进一步的介绍和讲解本试验平台接受DDS信号源，信号选择灵敏便利通过此节学习，同学能够进一步了解信号源的操作和运用，建议学校把此节作为一个教学试验信号源操作区示意图如图3-1所示J702SW704S701 S702 S703 S704 S705 W701TP701 TP702 P701 P702K701图3-1 信号源操作区示意图首先，对信号源部分的各个元器件作一个介绍：J702： 波形选择开关（正弦波、三角波、方波、扫频、半波、全波）K701： 信号输出选择开关，当开关置于“函数”位置时，输出三角波、正弦波、扫频、半波、全波等信号；当开关置于“脉冲”位置时，输出脉冲信号W701：信号幅度调整旋钮TP701：点频信号测量点TP702：函数信号输出测量点，信号默认的输出频率为2KSW704：点频输出选择，选择不同的组合，可以输出不同频率和占空比的脉冲，地址开关拨到上面为“1”，地址开关拨到下面为“0”1234（SW704选择开关）F（频率）2/t（占空比）01013k1/201103k1/401113k1/810016k1/210106k1/410116k1/8110112k1/。