JH5004型信号与系统实验箱一、系统描述 JH5004型信号与系统实验箱 设备涉及有基本运算单元、信号的合成、线性时不变系统、零输入响应与零状态响应、二阶串联谐振、二阶并联谐振、有源与无源滤波器、PAM传输系统（可扩成FDM传输系统）、PAM抽样定理、二阶网络状态矢量、RC振荡器、一阶网络、二阶网络、反馈系统应用、二次开发等实验。在该实验平台上有一 信号产生模块 ，可产生30多种特殊类型的测试信号，学生可以通过键盘选择相应的信号用于实验测试。在该硬件平台中，模块化功能较强。对于每一个模块，在PCB板上均由电路图与之对应，每个测试模块都能单独开设实验，便于教学与学习。在 信号与系统 实验箱中，电源插座与电源开关在机箱的后面，电源模块在该实验平台电路板的下面，它主要完成交流~220V到+5V、+12V、-12V的直流变换，给整个硬件平台供电。二、系统特点近两年来为适应21世纪科学技术的发展，加强基础性、增强适应性、注重人才综合素质的培养，已成为社会各界的共识。而 信号与系统 课程又是信息技术的基础课程，它是从事信息工程技术研究人员所不可缺少的必备知识。为了能让学生在 信号与系统 课程学习到扎实的基础理论知识，同时与现代技术发展紧密结合，在广泛征求各高校意见的基础上，捷辉科技有限公司推出JH5004 信号与系统 实验设备。该实验设备是对目前一般实验设备的综合与扩充，并突出了以下几个方面的特色：1、紧扣教学大纲：本实验设备是以高等教育出版社的国家重点教材 信号与系统 （郑君里等）一书背景，这使实验内容更具教学性、通用性，与当今 信号与系统 课程的教学大纲结合紧密。该实验设备对 信号与系统 课程的大部分章节均提供有实验项目，使学生对原理性的知识通过实践环节学得更深、更透。2、内容简洁、重点突出：由于这门课是一门基础课，很多学生对电子类实验设备、仪器仪表还不太熟习，因而在保证基本实验内容下，实验内容设计力求简洁、重点突出。3、电路模块化、可互连：在实验箱中，对每一个实验单元均以一模块来划分，模块内电路在相应模块位置上画出，使实验者一目了然。各实验模块可进行互连构成新的实验系统，提高学生学习的兴趣，增强实验效果。4、测量结果易观察：系统的暂态过程、系统在各种输入信号下的特性是 信号与系统 课程的一个重要方面，而这些实验结果的观察需配备复杂的信号源与性能较好的测量仪器（如存贮示波器），这对实验室有较大的投入。本实验箱自身提供丰富的测试信号源（30多种）与可操作的测量手段，使实验室的建设经费大大降低，同时让实验更易开设实验、学习基本知识更易掌握。5、实验具有启发性和可扩展性：为了充分发挥实验课程在教学中的作用，在 实验思考 一栏中为学习者安排了具有启发性、具有一定深度和可扩展性的实验内容，供学有余力的学生进行操作。实验设备的二次开发模块提供有常用电路组成元件，学生可以用所学的知识或根据书本内容自行设计相应的实验电路，利用这些器件自行设计实验，而这些方法或思路在实验指导书中均未涉及。这既可开拓学生的思路，又能让学生真正体现是在做实验，而不是在看实验，加强学生动手做实验的能力。三、实验介绍l 实验一常用信号的分类与观察该实验让学生学习观察常用信号的波形特点及其产生方法，学会使用示波器对常用波形参数的测量，同时熟悉测量设备的基本操作。主要实验内容：指数信号观察、正弦信号观察、指数衰减正弦信号观察（正频率信号）、指数衰减正弦信号观察（负频率信号）、Sa（t）信号观察、钟形信号（高斯函数）观察、脉冲信号观察等。l 实验二 信号的基本运算单元该实验让学生掌握信号与系统中基本运算单元的构成，熟悉基本运算单元的特点以及掌握对基本运算单元的测试方法。主要实验内容：加法器特性观察、减法器特性观察、倍乘器特性观察、反相器特性观察、积分器特性观察、微分器特性观察等。l 实验三 信号的合成该实验让学生掌握周期信号的傅里叶变换和频谱特性，理解傅里叶变换的本质及学会对一般周期信号在时域上进行合成。主要实验内容：方波信号的合成、周期锯齿信号的合成、周期半波信号合成等。l 实验四 线性时不变系统该实验让学生掌握线性时不变系统的特性和学会验证线性时不变系统的性质。主要实验内容：叠加性与均匀性观察、时不变特性观察、微分特性观察、因果性观察等。l 实验五 零输入响应与零状态响应分析该实验让学生掌握电路的零输入响应与电路的零状态响应，学会电路的零状态响应与零输入响应的观察方法。主要实验内容：系统的零输入响应特性观察、系统的零状态响应特性观察等。l 实验六 二阶串联、并联谐振系统该实验让学生掌握二阶串联与并联谐振电路的基本构成，掌握二阶串联与并联谐振电路的S平面分析方法，熟悉二阶串联与并联谐振电路特征参数的物理含义。主要实验内容：串联谐振电路频响特性的观察、并联谐振电路频响特性的观察等。l 实验七 ＡＭ调制与解调该实验让学生掌握AM调制器的组成，掌握非相干AM（检波）解调器的原理以及相干AM（同步）解调器的原理。主要实验内容：载波信号的产生、AM调制波形的产生、AM的检波解调、AM的同步解调等。l 实验八 FDM频分复用实验该实验让学生掌握FDM复用的基本原理和FDM解复用的常用方法。主要实验内容：载波信号和产生、两路调制波形的产生、两路信号的复用、两路FDM的解复接等。l 实验九 信号的抽样与恢复（ＰＡＭ）该实验让学生学习和验证抽样定理，观察了解PAM信号形成的过程。主要实验内容：信号测量、采样冲击串的测量、信号采样的PAM序列观察、PAM信号的恢复、平顶抽样信号观测等。l 实验十 模拟滤波器实验该实验让学生掌握低通无源滤波器的设计，学会将无源低通滤波器与带通、高通滤波器的转换，了解常用有源低通滤波器、高通滤器、带通滤波器、带阻滤波器的结构与特性以及巴特沃兹低通滤器与切比雪夫低通滤波器的特点，学会用信号源与示波器测量滤波器的频响特性。主要实验内容：无源滤波器的测量（四阶无源巴特沃思低通滤波器、带通滤波器，六阶无源巴特沃思低通滤波器、高通滤波器）、有源滤波器特性测量（二阶有源巴特沃思低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器，二阶有源切比雪夫低通滤波器、八阶有源切比雪夫低通滤波器）等。l 实验十一 一阶网络特性测量该实验让学生掌握一阶网络的构成方法，掌握一阶网络的系统响应特性以及了解一阶网络波特图的测量方法。主要实验内容：一阶网络波特图的测量、一阶网络单位阶跃响应测量、用二次开发模块自行设计实验。l 实验十二 二阶网络特性测量该实验让学生掌握二阶网络的构成方法，掌握二阶网络的系统响应特性，了解二阶网络波特图的测量方法。主要实验内容：二阶网络波特图的测量、二阶网络单位阶跃响应测量、用二次开发模块自行设计实验。l 实验十三 反馈系统与系统频响特性该实验让学生掌握反馈系统的基本特性，熟悉反馈系统改善系统的频响性能的机理。主要实验内容：原始传输系统的频响特性测量、反馈传输系统的频响特性测量。l 实验十四 RC振荡器特性测量该实验让学生进一步熟悉反馈系统的基本特性，利用反馈如何产生自激振荡以及如何改变振荡器的输出频率。通道增益的测量、反馈传输系统的构成、自激振荡器的产生等。l 实验十五 二阶网络状态变量的测量该实验让学生掌握系统状态变量的分析方法，了解二阶网络状态特点。