数字信号处理实验
实验报告
实验名称验证抽样定理
指导老师
选课时间段
学生姓名
学生学号
学生班级
所学专业
实验日期
实验3 验证抽样定理
一.实验目的
验证奈奎斯特抽样定理，加深对时域取样后信号频谱变化的认识。
二．基本原理 (1)时域采样定理
1、对连续信号进行等间隔采样形成采样信号，采样信号的频谱是原连续信号的频谱以采样频率为周期进行周期性的延拓形成的。
2、设连续信号的的最高频率为max F ，如果采样频率max 2F F s >，那么采样信号可以唯一的
恢复出原连续信号，否则max 2F F s ≤会造成采样信号中的频谱混叠现象，不可能无失真地
恢复原连续信号。 (2)设计原理图
(3)信号的时域采样与频谱分析 对一个连续信号
a f (t)进行理想采样的过程可以用下式表示
)
()()(^
t s t f t f a a = （1）
其中
)
(^
t f a 为
)
(t f a 的理想采样，s(t)为周期脉冲信号，即
∑∞
-∞=-=n nT t t s )()(δ （2）
)
(^
t f a 的傅里叶变换
)
(^
Ωj F a 为
∑∞
-∞=Ω-Ω=Ωm s
a a m j F T j F )]([1)(^
（3）
上式表明，
)
(^
Ωj F a 为
)
(Ωj F a 的周期延拓，其延拓周期为采样角频率（
s
Ω
=2π/T ）。只有
满足采样定理时，才不会发生频率混叠失真。
三．实验内容及步骤
)(t f a
S
T 连续信号
取抽样信号
)(0t f
抽样定理示例
*：只有抽样频率大于或等于信号最高频率的两倍，才不会产生频谱混叠
傅里叶变化示例
信号泄露示例
这种情况没有发生信号泄漏。
这种情况发生了信号泄漏。
信号混叠示例
傅里叶变化的规律
时域频域
非周期连续
周期离散
连续非周期
离散周期
规律：采样频率越大，采的点越多，失真越小。
规律：采样角频率越大，采的点越多，信号的频谱搬移间隔越大。
四．思考题
1、如何让运用数字信号处理技术处理模拟信号？画出流程框图。
输入A/D 芯片输出
2、如何对频带无限的模拟信号进行取样？工程中，取样频率一般如何确定？
答：要对频带无限的模拟信号采样，就必须前置低通滤波器，滤掉信号的高频分量，因为频带无限的模拟信号进行模数转换后总是会有损失的。采样率越高，损失越小。Nyquist 采样定理：采样频率>=2*模拟信号最高频率
戴维南定理实验报告
戴维南定理 班级：14电信学号：1428403003 姓名：王舒成绩：一实验原理及思路 一个含独立源，线性电阻和受控源的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的. 等效电源代替，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压，其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。 本实验采用如下所示的实验电路图a: 等效后的电路图如下b: 测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。 二实验内容及结果
⒈计算等效电压和电阻 计算等效电压：电桥平衡。∴=,33 1131R R R R Θ Uoc=3 11 R R R +=2.609V 。 计算等效电阻：R= ??? ??? ? ?+++ ??? ??? ??++3311111221 3111121 R R R R R R =250.355 ⒉用Multisim 软件测量等效电压和等效电阻 测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示： -+ Ro=250.335O Ω 测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图 V120 V R11.8kΩ R2220Ω R112.2kΩ R22270Ω R33330ΩR3270Ω 50% 2 4 J1Key = A XMM1 6 a 1 7 Uo=2.609V ⒊用Multisim 仿真验证戴维南定理 仿真数据
等效电压Uoc=2.609V 等效电阻Ro=250.355Ω 电压/V 2.6 09 2.4 08 2.3 87 2.3 62 2.3 31 2.2 9 2.2 36 2.1 58 2.0 41 1.8 41 1.4 22 电流/mA 0 0.8 03 0.8 85 0.9 84 1.1 1 1.2 72 1.4 9 1.7 99 2.2 68 3.0 68 4.7 4 电压/V 2.6 09 2.4 08 2.3 87 2.3 63 2.3 3 2.2 91 2.2 36 2.1 58 2.0 41 1.8 41 1.4 22 电流/mA 0 0.8 03 0.8 85 0.9 85 1.1 1 1.2 72 1.4 9 1.7 99 2.2 68 3.0 68 4.7 5
叠加定理的验证实验报告
电子科技大学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 电子技术基础实验报告 Electronic Technology Basic Experiment Report 报告内容：叠加定理的验证
学院： 作者姓名： 学号： 指导教师： 实验：叠加定理的验证 一、实验目的 1.进一步掌握直流稳压电源和万用表的使用方法。 2.掌握直流电压和直流电流的测试方法。 3.进一步加深对叠加定理的理解。 4.通过Multisim仿真软件进行实验仿真，了解Multisim的使用方法。 二、实验原理 叠加定理： 叠加定理指出，全部电源在线性电路中产生的任一电压或电流，等于每一个电源单独作用产生的相应电压或电流的代数和。 三、实验内容 叠加定理的验证 在仿真实验中根据图1所示电路对电路中电压源共同作用时的电流进行测量，根据图2所示电路对电压进行测量：
（图1） （图2） 根据所绘制的电路，在Multisim中进行电路仿真，分别将两电压源置零，即将电压源短路，得到下列所示电路。图3、图4所示电路，对支路电流进行测量，图5、图6所示电路，对支路电压进行测量。 （图3）（图4） 参数I R1(mA)I R2 (mA) I R3 (mA) U R1 (V) U R2 (V) U R3 (V) V1单独 作用 7.2 2.4 4.8 7.2 4.8 4.8 V2单独 作用 -2.4 -4.8 2.4 -2.4 -9.6 2.4 共同作 用时的 测量值 4.8 -2.4 7.2 4.8 -4.8 7.2
《信号与系统A（2）》课程自学报告 实施报告 题目：带通采样定理与软件无线电
带通抽样定理 实际中遇到的许多信号是带通型信号，这种信号的带宽往往远小于信号中心频率。若带通信号的上截止频率为H f ，下截止频率为L f ，这时并不需要抽样频率高于两倍上截止频率H f ，可按照带通抽样定理确定抽样频率。 [定理] 带通抽样定理：一个频带限制在),(H L f f 内的时间连续信号)(t x ，信号带宽L H f f B -=，令N B f M H -=/，这里N 为不大于B f H /的最大正整数。如果抽样频率f ，10-≤≤N m （3.1-9） )(t x 。 对信号)(t x 以频率s f 抽样后，得到的采样信号)(s nT x 的频谱是)(t x 的频谱经过周期延拓而成，延拓周期为s f ，如图3-3所示。为了能够由抽样序列无失真的重建原始信号)(t x ，必须选择合适的延拓周期（也就是选择采样频率），使得位于),(H L f f 和),(L H f f --的频带分量不会和延拓分量出现混叠，这样使用带通滤波器就可以由采样序列重建原始信号。 由于正负频率分量的对称性，我们仅考虑),(H L f f 的频带分量不会出现混叠的条件。 在抽样信号的频谱中，在),(H L f f 频带的两边，有着两个延拓频谱分量：),(s L s H mf f mf f +-+-和))1(,)1((s L s H f m f f m f ++-++-。为了避免混叠，延 ） 3.1-11） 综合式（ 3.1-12） 这里m m 取零，则上述条件化为 H s f f 2≥（3.1-13） 这时实际上是把带通信号看作低通信号进行采样。 m 取得越大，则符合式（3.1-12）的采样频率会越低。但是m 有一个上限，因为m f f L s 2≤ ，而为了避免混叠，延拓周期要大于两倍的信号带宽，即B f s 2≥。 因此
实验一 叠加定理的验证 一、实验目的 验证线性电路叠加定理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。 二、原理说明 叠加定理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。 线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K 倍。 四、实验内容 实验线路如图1-1所示，用DG05挂箱的“基尔夫定律/叠加定理”线路。 图 1-1 1. 将两路稳压源的输出分别调节为12V 和6V ，接入U 1 和U 2处，K3合至330Ω。 2. 令U 1电源单独作用（将开关K 1投向U 1侧，开关K 2 投向短路侧）。用直流数字电压表和毫安表（接电流插头） 测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表1-1。 电流插座
3. 令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表1-1。 4. 令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记录，数据记入表1-1。 5. 将R5（330Ω）换成二极管1N4007（即将开关K3投向二极管IN4007侧），重复1～4的测量过程，数据记入表1-2。 表1-2 五、实验注意事项 1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。 2. 注意仪表量程的及时更换。 六、预习思考题 1. 在叠加定理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？ 2. 实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加定理的迭加性还成立吗？为什么？ 七、实验报告 1. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性。 2. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加定理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。 3. 通过实验步骤5及分析表格1-2的数据，你能得出什么样的结论？ 4. 心得体会及其他。
南京信息工程大学 实验（实习）报告 1．实验目的： 熟悉和掌握多功能电表（万用表）、电流表、电压表的使用方法和测量方法。 2．实验内容： 通过试验验证戴维南定理的正确性，并借助多功能电表（万用表）测量等效电阻、戴维南等效电压。 3．实验步骤： （1）完成上述连线后，启动电源开关，并记录电流表和电压表的读数 U= 2.371V ，I= 5.045mA （2) 求A 、B 两端开路电压th E 和等效电阻th R 。首先将L R 电阻两端开路，用万用表电压挡测量A 、B 两端的开路电压 th E ；在L R 电阻两端开路的同时，再将电池短路，用万用表欧姆挡测量A 、B 两端等效电阻th R th E = 3.8095V ，th R =285.1
（3）得到上述测量值th E 、th R 后，将电阻L R 和th E 、th R 、电流表、电压表重新连线，画出下图电路，启动电源开关，记录电流表和电压表的读数 U=2.371 V ，I= 5.045mA 4．实验分析和总结 由上述实验步骤可以证明戴维南定理的正确性，戴维南原理正确，即任何有缘二端口网络均可等效为一个电压源和一个电阻串联组合，其中电压源U 大小就是有源二端电路的开路电压Uo ；电阻R 大小是有源二端电路除去电源的等效电阻R0。 该实验很好的反映了戴维南定理的实际应用，EWB 是较好电路仿真工具，软件能很方便的进行很多原理的仿真，这对我们今后的工作有很大的帮助。通过一节课的上机实验练习及本次报告的书写，我深深的发现了自身的不足，需要继续健身了解该软件，并不断练习巩固，不断总结经验，在一次次试验中得出模拟数据，能够更好地用于实际电路中。
实验一抽样定理实验 一、实验目的 1、了解抽样定理在通信系统中的重要性 2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法 3、理解低通采样定理的原理 4、理解实际的抽样系统 5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响 6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响 7、理解平顶抽样产生孔径失真的原理 8、理解带通采样定理的原理 二、实验内容 1、验证低通采样定理原理 2、验证低通滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响 3、验证低通滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响 4、验证带通抽样定理原理 5、验证孔径失真的原理
三、实验原理 抽样定理原理：一个频带限制在（0，H f）内的时间连续信号() m t，如 果以T≤H f21 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则() m t将被所得到的抽样值完 全确定。（具体可参考《信号与系统》） 我们这样开展抽样定理实验：信号源产生的被抽样信号和抽样脉冲经抽样/保持电路输出抽样信号，抽样信号经过滤波器之后恢复出被抽样信号。抽样定理实验的原理框图如下： 被抽样信号 抽样脉冲 抽样恢复信号 图1抽样定理实验原理框图 被抽样信号抽样恢复信号 图2实际抽样系统 为了让学生能全面观察并理解抽样定理的实质，我们应该对被抽样信号进行精心的安排和考虑。在传统的抽样定理的实验中，我们用正弦波来作为被抽样信号是有局限性的，特别是相频特性对抽样信号恢复的影响的实验现象不能很好的展现出来，因此，这种方案放弃了。 另一种方案是采用较复杂的信号，但这种信号不便于观察，如错误!未找到引用源。所示：
被抽样信号抽样恢复后的信号 图3复杂信号抽样恢复前后对比 你能分辨错误!未找到引用源。中抽样恢复后信号的失真吗因此，我们选择了一种不是很复杂，但又包含多种频谱分量的信号：“3KHz正弦波”+“1KHz正弦波”，波形及频谱如所示： 图1被抽样信号波形及频谱示意图 对抽样脉冲信号的考虑 大家都知道，理想的抽样脉冲是一个无线窄的冲激信号，这样的信号在现实系统中是不存在的，实际的抽样脉冲信号总是有一定宽度的，很显
实验四戴维南定理 一、实验目的 1、验证戴维南定理 2、测定线性有源一端口网络的外特性和戴维南等效电路的外特性。 二、实验原理 戴维南定理指出：任何一个线性有源一端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电玉等于原一端口的开路电压Uoc，其电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻Req，见图4－1。 图4－ 1 图4- 2 1、开路电压的测量方法 方法一：直接测量法。当有源二端网络的等效内阻Req与电压表的内阻Rv相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。 方法二：补偿法。其测量电路如图4－2所示，E为高精度的标准电压源，R为标准分压电阻箱，G为高灵敏度的检流计。调节电阻箱的分压比，c、d两端的电压随之改变，当Ucd=Uab 时，流过检流计G的电流为零，因此
Uab＝Ucd =[R2/（R1+ R2）]E＝KE 式中K= R2/（R1+ R2）为电阻箱的分压比。根据标准电压E 和分压比Κ就可求得开路电压Uab,因为电路平衡时I G= 0，不消耗电能，所以此法测量精度较高。 2、等效电阻Req的测量方法 对于已知的线性有源一端口网络，其入端等效电Req可以从原网络计算得出，也可以通过实验测出，下面介绍几种测量方法： 方法一：将有源二端网络中的独立源都去掉，在ab端外加一已知电压U， 测量一端口的总电流I总则等效电阻 Req= U/I总 实际的电压源和电流源具有一定的内阻，它并不能与电源本身分开，因此在去掉电源的同时，也把电源的内阻去掉了，无法将电源内阻保留下来，这将影响测量精度，因而这种方法只适用于电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况。 方法二：测量ab端的开路电压Uoc及短路电流Isc则等效电阻 Req= Uoc/Isc 这种方法适用于ab端等效电阻Req较大，而短路电流不超过额定值的情形，否则有损坏电源的危险。 图4 – 3 图4－4 方法三：两次电压测量法 测量电路如图4－3所示，第一次测量ab端的开路Uoc，第二次在ab端接一已知电阻RL （负载电阻），测量此时a、b端的负载电压U，则a、b端的等效电阻Req为：
实验一 抽样定理实验 一、实验目的 1、了解抽样定理在通信系统中的重要性 2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法 3、理解低通采样定理的原理 4、理解实际的抽样系统 5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响 6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响 7、理解平顶抽样产生孔径失真的原理 8、理解带通采样定理的原理 二、实验内容 1、验证低通采样定理原理 2、验证低通滤波器幅频特性对抽样信号恢复的影响 3、验证低通滤波器相频特性对抽样信号恢复的影响 4、验证带通抽样定理原理 5、验证孔径失真的原理 三、实验原理 抽样定理原理：一个频带限制在（0，H f ）内的时间连续信号()m t ，如果以T ≤ H f 21 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则()m t 将被所得到的抽样值完全确定。（具体可参考《信号与系统》） 我们这样开展抽样定理实验：信号源产生的被抽样信号和抽样脉冲经抽样/保持电路
输出抽样信号，抽样信号经过滤波器之后恢复出被抽样信号。抽样定理实验的原理框图如下： 抽样/ 保持 被抽样信号 抽样脉冲 低通滤波器抽样恢复信号 图1抽样定理实验原理框图 抽样/保持 被抽样信号 抽样脉冲 低通滤波器抽样恢复信号低通滤波器 图2实际抽样系统 为了让学生能全面观察并理解抽样定理的实质，我们应该对被抽样信号进行精心的安排和考虑。在传统的抽样定理的实验中，我们用正弦波来作为被抽样信号是有局限性的，特别是相频特性对抽样信号恢复的影响的实验现象不能很好的展现出来，因此，这种方案放弃了。 另一种方案是采用较复杂的信号，但这种信号不便于观察，如图所示： 被抽样信号抽样恢复后的信号 图3复杂信号抽样恢复前后对比 你能分辨图中抽样恢复后信号的失真吗？ 因此，我们选择了一种不是很复杂，但又包含多种频谱分量的信号：“3KHz正弦波”+“1KHz正弦波”，波形及频谱如所示：
第一章信源编码技术 实验一抽样定理实验 一、实验目的 1、了解抽样定理在通信系统中的重要性。 2、掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。 3、理解低通采样定理的原理。 4、理解实际的抽样系统。 5、理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响。 6、理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响。 7、理解带通采样定理的原理。 二、实验器材 1、主控&信号源、3号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、实验原理框图 图1-
1 抽样定理实验框图 2、实验框图说明 抽样信号由抽样电路产生。将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。平顶抽样和自然抽样信号是通过开关S1切换输出的。 抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。 要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。 四、实验步骤 实验项目一抽样信号观测及抽样定理验证 概述：通过不同频率的抽样时钟，从时域和频域两方面观测自然抽样和平顶抽样的输出波形，以及信号恢复的混叠情况，从而了解不同抽样方式的输出差异和联系，验证抽样定理。 1、关电，按表格所示进行连线。 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【抽样定理】。调节主控模块的W1使A-out输出峰峰值为3V。 3、此时实验系统初始状态为：被抽样信号MUSIC为幅度4V、频率3K+1K正弦合成波。抽样脉冲A-OUT为幅度3V、频率9KHz、占空比20%的方波。 4、实验操作及波形观测。 （1）观测并记录自然抽样前后的信号波形：设置开关S13#为“自然抽样”档位，用示波器分别观测MUSIC主控&信号源和抽样输出3#。
3.1.3 带通抽样定理 实际中遇到的许多信号是带通型信号，这种信号的带宽往往远小于信号中心频率。若带通信号的上截止频率为，下截止频率为，这时并不需要抽样频率高于两倍上截止频率，可按照带通抽样定理确定抽样频率。 [定理3-2] 带通抽样定理：一个频带限制在内的时间连续信号，信号带宽，令，这里为不大于的最大正整数。如果抽样频率满足条件 ， （3.1-9） 则可以由抽样序列无失真的重建原始信号。 对信号以频率抽样后，得到的采样信号的频谱是的频谱经过周期延拓而成，延拓周期为，如图3-3所示。为了能够由抽样序列无失真的重建原始信号，必须选择合适的延拓周期（也就是选择采样频率），使得位于和的频带分量不会和延拓分量出现混叠，这样使用带通滤波器就可以由采样序列重建原始信号。 由于正负频率分量的对称性，我们仅考虑的频带分量不会出现混叠的条件。 在抽样信号的频谱中，在频带的两边，有着两个延拓频谱分量：和。为了避免混叠，延拓后的频带分量应满足 （3.1-10） （3.1-11） 综合式（3.1-10）和式（3.1-11）并整理得到 （3.1-12） 这里是大于等于零的一个正数。如果取零，则上述条件化为 （3.1-13） 这时实际上是把带通信号看作低通信号进行采样。 取得越大，则符合式（3.1-12）的采样频率会越低。但是有一个上限，因为，而为了避免混叠，延拓周期要大于两倍的信号带宽，即。 因此 （3.1-14） 由于为不大于的最大正整数，因此不大于的最大正整数为，故有 综上所述，要无失真的恢复原始信号，采样频率应满足 ， （3.1-15）H f L f H f ),(H L f f )(t x L H f f B -=N B f M H -=/N B f H /s f m f f m f L s H 212≤≤+10-≤≤N m )(t x )(t x s f )(s nT x )(t x s f )(t x ),(H L f f ),(L H f f --),(H L f f ),(H L f f ),(s L s H mf f mf f +-+-))1(,)1((s L s H f m f f m f ++-++-L s L f mf f ≤+-H s H f f m f ≥++-)1(m f f m f L s H 212≤≤+m m H s f f 2≥m m m f f L s 2≤B f s 2≥B f B f f f m L L s L =≤≤222N B f H /B f L /1-N 10-≤≤N m )(t x s f m f f m f L s H 212≤≤+10-≤≤N m
电子科技大学 UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 电子技术基础实验报告 Electronic Technology Basic Experiment Report 报告内容：叠加定理的验证 学院：
作者姓名： 学号： 指导教师： 实验：叠加定理的验证 一、实验目的 1.进一步掌握直流稳压电源和万用表的使用方法。 2.掌握直流电压和直流电流的测试方法。 3.进一步加深对叠加定理的理解。 4.通过Multisim仿真软件进行实验仿真，了解Multisim的使用方法。 二、实验原理 叠加定理： 叠加定理指出，全部电源在线性电路中产生的任一电压或电流，等于每一个电源单独作用产生的相应电压或电流的代数和。 三、实验内容 叠加定理的验证 在仿真实验中根据图1所示电路对电路中电压源共同作用时的电流进行测量，根据图2所示电路对电压进行测量： （图1）（图2） 根据所绘制的电路，在Multisim中进行电路仿真，分别将两电压源置零，即将电压源短路，得到下列所示电路。图3、图4所示电路，对支路电流进行测
量，图5、图6所示电路，对支路电压进行测量。 （图3）（图4） 四、实验结果 根据仿真实验我们可以得到，全部电源在线性电路中产生的任一电压或电流，等于每一个电源单独作用产生的相应电压或电流的代数和，验证了叠加定理。 五、实验收获与感悟 通过使用Multisim 仿真软件对叠加定理进行验证，证实了叠加定理的正确性，同时对该仿真软件的使用有了最初步的了解和认识。在绘制电路的过程中，感受电子实验的魅力所在。并且通过与亲手进行实验和电路仿真进行比较，感受
利用Multisim 验证戴维南定理 姓名：XXX 学号：xxxxxxxxxx 一、仿真要求 (1) 构建图附1(a)所示实验电路原理图，测量有源线性二端网络的等效参数； (2) 由二端网络的等效参数构建图1 (b)所示的戴维南等效电路； (3) 分别测试二端网络的外特性和等效电路的伏安特性，验证戴维南定理。 图1被测有源二端网络电路 二、电路图设计及理论分析 (1) 设定电路各元件参数如图2所示 R R R L R L L 图2. 电路参数设定 图3. 戴维南等效电路 (2) 理论分析 断开R L 所在支路，)V (932.4142431 3OC =??? ? ?? +-+=U R R R R R R U )(2.458////4213O Ω=+=R R R R R )mA (764.10O OC SC == R U I 戴维南等效电路如图3所示。
三、Multisim 仿真验证 1、用Multisim 绘制二端口实验电路图 键 = A RL 1.0k Ω 图 4 Multisim 绘制的电路 2、测试二端口网络的等效参数 运行仿真，按空格键使S 1向上，置零U 1，双击万用表，选择欧姆档，测量二端口网络的等效电阻，如图5(a)所示。 按空格键接入U 1，更改万用表，分别选择直流电压和直流电流，测量二端口网络的开路电压和短路电流，如图5 (b)和(c)所示。 (a) 测量等效电阻R O 键 = A 1.0k Ω (b) 接入U 1作用测量 (c) 测量开路电压U OC 和短路电流I SC 图5测量二端口网络的等效参数
3、用参数扫描分析二端口网络的外特性 (1) 添加测量探针 停止仿真，将万用表更改为直流电压测量状态，按“A ”键，接入负载R L 支路，并在电路中添加测量探针，双击测量探针，在其属性窗口的参数栏中设置测量参数为直流电流，在其显示栏中将标识改为“IL ”，如图6所示。 键 = A 图6 添加测量探针 (2) 参数扫描分析电路的外特性。 由图6可见，测量二端网络的外特性就是测量U 45和I L 的关系。所以，在此选择“仿真”菜单下的“分析”/“参数扫描”，在分析参数栏设置扫描参数为“RL ”，扫描范围为线性100Ω ~1k Ω，步进100Ω，待分析量为“直流工作点”，并将扫描结果“在表格中显示”。 在“输出”栏设置测量量为“IL ”和表达式“V(4)-V(5)”。最后，单击仿真按钮，得到图7所示结果。 图7 参数扫描输出 4、用Multisim 绘制等效戴维南电路 绘制等效戴维南电路如图8所示。 5、对等效戴维南电路进行参数扫描分析，此处设置扫描参数为“RL2”，输出设置为“V(UL2_IL2)”和“I(UL2_IL2)”。得到的结果如图9所示。 6、结论 将图8与图9所示的结果整理成数据表格，如表2所示。绘制二者的伏安曲线，可以看到，两条伏安曲线完全重合，如图10所示。证明对于负载电阻来说，二端网络和戴维南电路是等效的。
实验5 戴维南定理的验证 一、实训目的 1. 验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1. 任何具有两个出线端的部分电路称为二端网络。若网络中含有电源称为有源二端网络，否则称为无源二端网络。 戴维南定理：任何一个线性有源二端网络，对外电路来说，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us 等于这个有源二端网络的开路电压Uoc ， 其等效内阻R 0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿南理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is 等于这个有源二端网络的短路电流I SC ，其等效内阻R 0定义同戴维南定理。 Uoc （Us ）和R 0或者I SC （I S ）和R 0称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R 0 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc ，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc ，则等效内阻为 Uoc R 0＝ ── Isc 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路 则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法测R 0 图5-1有源二端网络外特性曲线 用电压表、电流表测出有源二端网 络的外特性曲线，如图5-1所示。 根据 外特性曲线求出斜率tg φ，则内阻 △U U oc R 0＝tg φ＝ ──＝── △I Isc 也可以先测量开路电压Uoc ， 图5-2半电压法测R 0电路 再测量电流为额定值I N 时的输出 U oc －U N 端电压值U N ，则内阻为 R 0＝──── I N (3) 半电压法测R 0 如图5-2所示，当负载电压为被测网络开 U I A B I U O ΔU ΔI φ sc oc c /2
带通信号的采样与重建 一、带通采样定理的理论基础 基带采样定理只讨论了其频谱分布在（0，H f ）的基带信号的采样问题。作为接收机的模数转换来说：接收信号大多为已调制的射频信号。射频信号相应的频率上限远高于基带信号的频率上限。这时如果想采用基带采样就需要非常高的采样速率！这是现实中的A/D 难以实现的。这时，低通采样定理已经不能满足实际中的使用要求。 带通采样定理是适用于这样的带通信号的采样理论基础，下面给出定理。 带通采样定理：设一个频率带限信号()x t 其频带限制在(,)L H f f 内，如果其采样速率s f 满足式： s f = 2()21L H f f n ++ （2-1） 式中, n 取能满足2()s H L f f f ≥-的最大整数（0，1，2…），则用s f 进行等间隔采样所得到的信号采样值()s x nT 能准确的确定原信号()x t 。 带通采样定理使用的前提条件是：只允许在其中一个频带上存在信号，而不允许在不同的频带同时存在信号，否则将会引起信号混叠[1]。如图所示，为满足这一条件的一种方案，采用跟踪滤波器的办法来解决，即在采样前先进行滤波[1] ，也就是当需要对位于某一个中心频率的带通信号进行采样时，就先把跟踪滤波器调到与之对应的中心频率0n f 上，滤出所感兴趣的带通信号()n x t ，然后再进行采样，以防止信号混叠。这样的跟踪滤波器称之为抗混叠滤波器。 图 带通信号采样
式（2-1）用带通信号的中心频率0f 和频带宽度B 也可用式（2-2）表示： 0214s n f f += （2-2） 式中，()0L H f f f =+，n 取能满足2s f B ≥（B 为频带宽度）的最大正 整数。 当频带宽带B 一定时，为了能用最低采样速率即两倍频带宽度的采样速率（2s f B =）,带通信号的中心频率必须满足0212 n f B +=。也即信号的最高或最低频率是信号的整数倍。 带通采样理论的应用大大降低了所需的射频采样频率，为后面的实时处理奠定了基础。但是从软件无线电的要求来看，带通采样的带宽应是越宽越好，这样对不同基带带宽的信号会有更好的适应性，在相同的工作频率范围内所需要的“盲区”采样频率数量减少，有利于简化系统设计。另外，当对于一个频率很高的射频信号采样时，如果采样频率设的太低，对提高采样量化的信噪比是不利的。所以在可能的情况下，带通采样频率应该尽可能选的高一些，使瞬时采样带宽尽可能宽。但是随着采样速率的提高带来的一个问题是采样后的数据流速率很高。因此一个实际的无线电通信带宽一般为几千赫兹到几百赫兹。实际对单信号采样时采样率是不高的。所以对这种窄带信号的采样数据流降速是完全可能的。多速率信号处理技术为这种降速处理实现提供了理论依据。 二、带通采样过程 待采样信号为中频是100MHz ，带宽为2MHz 的带通信号： fc0=100e6; //中频频率 fc1=99e6; //信号一的频率
叠加定理的验证 实验目的： 1.验证线性电路叠加定理的正确性； 2.加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解； 3.理解线性电路的叠加性和齐次性。 实验原理： 叠加定理描述了线性电路的可加性或叠加性，其内容是: 在有多个独立源共同作用下的线性电路中，任--电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时，在该处产生的电压或电流的叠加。通过每-个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每-一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。 齐性定理的内容是: 在线性电路中，当所有激励(电压源和电流源)都同时增大或缩小K倍(K为实常数)时，响应(电压或电流)也将同时增大或缩小K倍。这是线性电路的齐性定理。这里所说的激励指的是独立电源，并且必须全部激励同时增加或缩小K倍，否则将导致错误的结果。显然，当电路中只有一个激励时,响应必与激励成正比。 使用叠加定理时应注意以下几点: 1)叠加定理适用于线性电路，不适用于非线性电路; 2)在叠加的各分电路中，不作用的电压源置零，在电压源处用短路代替; 不作用的电流源置零，在电流源处用开路代替。电路中的所有电阻都不予更动, 受控源则保留在分电路中;
3)叠加时各分电路中的电压和电流的参考方向可以取为与原电路中的相同。取和时，应注意各分量前的“”“-"号; 4)原电路的功率不等于按各分电路计算所得功率的叠加，这是因为功率是电压和电流的乘积。 实验设备: 序号名称型号与规格数量 1 直流电压源6V 1 2 直流电压源12V 1 3直流数字电压表 1 4 直流数字电流表 1 5 电阻510 3 6 电阻330 1 7 电阻1K 1 实验电路图： 共同作用：
戴维南定理 学号： 姓名： 成绩： 一 实验原理及思路 一个含独立源，线性电阻和受控源的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的 等效电源代替，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压，其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。 本实验采用如下所示的实验电路图a 50% 等效后的电路图如下b 所示 50% 测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。 二 实验内容及结果 ⒈计算等效电压和电阻 计算等效电压：电桥平衡。∴=,33 113 1R R R R Uoc= 3 11R R R +=2.6087V 。
计算等效电阻：R= ????? ? ? ?++ + ????? ? ? ?++ 3311111 221 31111 21 R R R R R R =250.355 ⒉用Multisim 软件测量等效电压和等效电阻 测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示 Ro=250.335 测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图 50% Uo=2.609V ⒊用Multisim 仿真验证戴维南定理 仿真数据 原电路数据
-1012 345 678电流/m A 电压/V
通过OriginPro 软件进行绘图，两条线基本一致。 2 4 6 8 电流/m A 电压/V 由上面的数据及图线得知等效前后不影响电路的外特性，即验证了戴维南定理。 三 结论及分析 本实验，验证了戴维南定理即等效前后的电路的外特性不改变。 进行板上实验时，存在一定的误差，而使电路线性图不是非常吻合。可能是仪器的误差，数据不能调的太准确，也可能是内接和外接都有误差。 本实验最大的收获是学会用一些仿真软件，去准确的评估实际操作中的误差。 改进的地方是进行测量时取值不能范围太窄，要多次反复测量以防实验发生错误。
抽样定理 定义:在一个频带限制在（0，f h）内的时间连续信号f（t），如果以1/2 f h的 时间间隔对它进行抽样，那么根据这些抽样值就能完全恢复原信号。或者说，如果一 个连续信号f（t）的频谱中最高频率不超过f h，当抽样频率f S≥2 f h时，抽样后 的信号就包含原连续的全部信息。抽样定理在实际应用中应注意在抽样前后模拟信号 进行滤波，把高于二分之一抽样频率的频率滤掉。这是抽样中必不可少的步骤。 07年的抽样定理：设时间连续信号f（t），其最高截止频率为f m ，如果用时 间间隔为T<=1/2f m 的开关信号对f（t）进行抽样时，则f（t）就可被样值信号唯一地表示。 什么是A/D转换和D/A转换？ 什么是A/D转换和D/A转换？ 一。什么是a/d.d/a转换： 随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制。通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际对象往往都是一些模拟量(如温度。压力。位移。图像等),要使计算机或数字仪表能识别。处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析。处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路-模数和数模转换器。 将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器(简称a/d转换器或adc,analog to digital converter)；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器(简称d/a转换器或dac,digital to analog converter)；a/d转换器和d/a转换器已成为信息系统中不可缺俚慕涌诘缏贰？br>为确保系统处理结果的精确度，a/d转换器和d/a转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，a/d与d/a转换器还要求具有较高的转换速度。转换精度与转换速度是衡量a/d与d/a转换器的重要技术指标。随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的a/d和d/a转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。 二。d/a和a/d转换器的相关性能参数： d/a转换器是把数字量转换成模拟量的线性电路器件，已做成集成芯片。由于实现这种转换的原理和电路结构及工艺技术有所不同，因而出现各种各样的d/a转换器。目前，国外市场已有上百种产品出售，他们在转换速度。转换精度。分辨率以及使用价值上都各具特色。 d/a转换器的主要参数： 衡量一个d/a转换器的性能的主要参数有：
本科实验报告2015 年11 月5 日
实验报告 一、 实验目的和要求（必填） 实验目的： 1、验证基尔霍夫电流、电压定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。 2、验证叠加定理及其适用范围。 3、掌握万用表、直流电流表及稳压电源的使用方法。 实验要求： 1,基尔霍夫定律实验研究： 实验电路图如图1所示，实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。分别将两路直流稳压源接入点路。按照电路板实际情况及要求进行操作。 将直流稳压源接入电路中，测量各个节点之间的电压值，并作出记录，与计算值相比较，得到相应的实验所需结果。 2,叠加定律实验研究： 实验电路图如图2所示，由电压源，电流源，电阻，稳压二极管组成。 在A 、B 之间接入电压源，开关S 断开，测量各点电压与各支路电流，研究电压源单独工作时电路各部分状况，将测量数据记录于表中。 将A 、B 间短路，开关S 接通，接入电流源，再次测量各点电压与各支路电流，研究电流源单独作用时电路各部分状况，将测量结果记录于表中。 将电压源U S 和电流源I S 同时接通，重复上述测量，将测量数据记录于表中。根据表1中的测量数据验证叠加定律是否成立。 将AD 中的稳压二极管换成线性电阻，重复以上三步，分析实验数据。 （图1）
（图2） 二、实验内容和原理（必填） 实验原理： 1，基尔霍夫电流定律（KCL ）：对电路中任一节点而言，应有ΣI=0。 2，基尔霍夫电压定律（KVL ）：对电路中任一闭合回路而言，应有ΣU=0。 3，叠加定理：若干个电源在某线性网络的任一支路产生的电流或在任意两个节点之间产生的电压，等于这些电源分别单独作用于该网络时，在该部分所产生的电流与电压的代数和。但是，对于非线性网络，叠加定律将不再适用，也不能用叠加定律计算或处理功率，能量等二次的物理量。 实验内容： 详见“操作方法和实验步骤”。 三、 主要仪器设备（必填） 1，直流稳压电源： HY3002D （F ）-3 三路直流稳压电源为三位数字电压、电流显示的含有三路独立的电源输出的直流稳压电源，其中两路为0~30V 连续可调，最大输出电流分别为2A ；一路固定5V 输出，最大输出电流3A 。两路可调电源都可在稳压和稳流之间转换。 2，万用表： MY61数字万用表；具有32个功能量程；3位半LCD 显示，最大显示值为1999；全量程过载保护，自动电源关断；电池不足指示；适用频率范围：40Hz ~ 400Hz 。 3，直流电流表。 4，实验用电路板。（见图3） 装订线
实验4 时间抽样定理 1、实验内容 给定连续时间信号 1. 以足够小的时间间隔，在足够长的时间内画出信号时域图形。 2. 用公式计算信号的频谱 。以足够小的频率间隔，在足够大的频率范围内，画出其频谱图，估计信号的带宽。 3. 以抽样频率3000Hz 对x(t)抽样，得到离散时间信号x(n)，画出其图形，标明坐标轴。 1) 用DTFT 计算x(n)的频谱 ，画出频谱图形，标明坐标轴。 2) 由 1）得到原信号x(t)的频谱的估计 ，在模拟频域上考察对原信号频谱的逼近程度，计算均方误差。 3) x(n)理想内插后得到原信号的估计，从连续时间域上考察信号的恢复程度，计算均方误差。 4. 抽样频率为800 samples/second ，重做3。 5. 对比和分析，验证时域抽样定理。 2、编程原理、思路和公式 对x （t ）进行等间隔采样，得到x （n ），T=1/fs 。采样信号的频谱函数是原模拟信号频谱的周期延拓，延拓周期是2*pi*fs 。对频带限于fc 的模拟信号，只有当fs>2fc 时，采样后频谱才不会发生频谱混叠失真。 Matlab 中无法计算连续函数。但是可以让fs 足够大，频谱混叠可以忽略不计，从而可以对采样序列进行傅里叶变换，这里使用之前编好的子程序dtft 。 程序分别设定了3种采样频谱，10000Hz 、3000Hz 、800Hz 分别对应题目1、3、4。采样时间区间均为0.1s 。同时，画的是幅度归一化的频谱图，便于比较。 在网上查到一种内插函数的算法：理想内插运用内插公式xa （t ）=x （n ）g （t-nT ）求和。其中g （t ）=sinc （Fs*t ），编程时，设定一个ti 值求xa （ti ），一个行向量x （n ）和一个等长的由n ’构1000()t x t e -=()X j Ω()j X e ω?() X j Ω
实验报告 专业班级：计算机1601/1602 实验日期：2016.11.21 学生姓名：李雨珈 学 号：16131030760 班级:计算1601 成绩： 实验名称：戴维南定理和诺顿定理验证 1、实验目的 （1）验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 （2）掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 2、实验原理 1）任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流,则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络(或称为含源一端口网络)。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势S U 等于这个有源二端网络的开路电压OC U ，其等效内阻0R 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短路，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流S I 等于这个有源二端网络的短路电流SC I ，其等效内阻0R 定义同戴维南定理。 OC U （S U ）和0R 或者SC I （S I ）和0R 称为有源二端网络的等效参数。 2）有源二端网络等效参数的测量方法 （1）开路电压、短路电流法测0R 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压OC U ，然后再将其输出端短路，用电流表测0R SC OC I U = 其短路电流SC I ，则等效内阻为 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏 其内部元件，因此不宜用此法。 (2)伏安法测0R
2OC 图 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图-1所示。根据外特性曲线求出斜率Φtg ，则内阻 0R =Φtg =SC OC I U I U = ??，也可以先测量开路电压OC U ，再测量电流为额定值N I 时的输出端电压值N U ，则内阻为0R = N N OC I U U -。 （3）半电压法测0R 如图-2所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网 络的等效内阻值。 （4）零式法测OC U 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零式测量法，如图-3所示。 零式法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。