信號(hào)與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K介紹

在本節(jié)中，將分別介紹實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K單元。在第一節(jié)的系統(tǒng)介紹中，已介紹了本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由19個(gè)模塊組成?，F(xiàn)在，詳細(xì)說(shuō)明如下：
1、電源輸入模塊
此模塊位于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(duì)應(yīng)4個(gè)發(fā)光二極管，電源輸出正常時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。
在DSP數(shù)字信號(hào)處理區(qū)有3.3V和1.8V電源輸出，指示燈為紅色。
實(shí)驗(yàn)時(shí)，打開(kāi)電源后，首先檢查這些電源示燈是否點(diǎn)亮。如不亮，請(qǐng)立即關(guān)閉電源，以免損壞芯片。等待故障排除后，再打開(kāi)電源。

2、信號(hào)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(diào)）。
信號(hào)的頻率范圍：2Hz—100KHz，分四個(gè)頻段。
可通過(guò)旋鈕分別調(diào)節(jié)信號(hào)的頻率、幅度、占空比和掃速。
有兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
H702 ：輸出的信號(hào)波形（正弦波、三角波、方波、掃頻信號(hào)）；
H705 ：掃頻控制電壓輸出。
信號(hào)插孔：
H701 ：信號(hào)源信號(hào)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(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）、濾波輸出的數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換
有兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
TPB01：A/D前的模擬信號(hào)波形；
TPB02：濾波輸出；
信號(hào)插孔：
PB01：信號(hào)輸入插孔。

4、主機(jī)接口與二次開(kāi)發(fā)區(qū)
此模塊由PC機(jī)RS232接口（JB01）、單片機(jī)AT89S52（UB01）、程序存儲(chǔ)器W27C512（UB02）、DSP的HPI接口組成。該模塊主要完成以下二個(gè)功能：
（1）通過(guò)拔碼開(kāi)關(guān)（SWB01）選擇固化在程序存儲(chǔ)器（UB02）中的實(shí)驗(yàn)程序，來(lái)完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。設(shè)置如下：

注：開(kāi)關(guān)置ON為“0”，否則為“1”。
S1：為單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位鍵（MCU_RST），SWB01改變后必需復(fù)位一次。
（2）完成DSP程序的下載。DSP程序是指學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)字信號(hào)處理時(shí)自已開(kāi)發(fā)的程序，可以是數(shù)字濾波器程序、DSP應(yīng)用程序等。

5、數(shù)字信號(hào)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(yùn)算、DSP程序開(kāi)發(fā)等功能。
有兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
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(shí)器0的輸出信號(hào)。
三個(gè)指示燈：RUN、XF、TOUT分別指示DSP是否在運(yùn)行；XF引腳狀態(tài)；TOUT0引腳狀態(tài)。

6、CPLD可編程開(kāi)放模塊
主要用來(lái)完成信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換、主機(jī)接口中各種控制信號(hào)的產(chǎn)生、A/D和D/A片選信號(hào)和控制信號(hào)的產(chǎn)生等功能。

7.信號(hào)分解與合成模塊
此模塊位于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的中部，主要完成信號(hào)的分解與合成，模塊的上半部分為信號(hào)的分解，下半部分為信號(hào)的合成。信號(hào)的分解部分提供了8個(gè)波形輸出測(cè)量點(diǎn)，TPA01、TPA02……TPA08；TPA01—TPA07分別為信號(hào)的1—7次諧波輸出波形，第8個(gè)測(cè)量點(diǎn)TPA08為8次以上諧波的合成輸出波形；在信號(hào)合成部分中，把分解輸出的各次諧波信號(hào)連接輸入至合成部分，在合成的輸出測(cè)量點(diǎn)上可觀察到合成后的信號(hào)波形。

8、信號(hào)卷積實(shí)驗(yàn)?zāi)K
此模塊在信號(hào)分解與合成模塊下方，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，只須三個(gè)測(cè)量點(diǎn)，分別為兩個(gè)觀察卷積的輸入信號(hào)（TP901、TP902），一個(gè)用于觀察卷積后的輸出信號(hào)（TP903）。輸入的信號(hào)為經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)。P903為卷積信號(hào)輸出插孔。

9、一階電路暫態(tài)響應(yīng)模塊
此模塊可根據(jù)自己的需要搭接一階電路，觀測(cè)各點(diǎn)的信號(hào)波形。
有6個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
TP601、TP607：輸入信號(hào)波形測(cè)量點(diǎn)；
TP604、TP605：一階RC電路輸出信號(hào)波形測(cè)量點(diǎn)；
TP609、TP610：一階RL電路輸出信號(hào)波形測(cè)量點(diǎn)。
信號(hào)插孔：
P601、P607：信號(hào)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(cè)量點(diǎn)的信號(hào)波形。
有兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
TP801：二階RC電路傳輸特性測(cè)量點(diǎn)；
TP807：二階RL電路傳輸特性測(cè)量點(diǎn)。
信號(hào)插孔：
P801，P803：信號(hào)輸入插孔。

11、二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡模塊
此模塊除了完成二階網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)軌跡觀察的實(shí)驗(yàn)外，還可完成二階電路暫態(tài)響應(yīng)觀察實(shí)驗(yàn)。
有三個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
TP501：輸入信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP502、TP503：輸出信號(hào)波形觀察點(diǎn)。
信號(hào)插孔：
P501：信號(hào)輸入插孔。

12、階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)模塊
接入適當(dāng)?shù)妮斎胄盘?hào)，可觀測(cè)輸入信號(hào)的階躍響應(yīng)與沖激響應(yīng)。
有四個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
TP101：進(jìn)行沖激響應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)的輸入信號(hào)波形的測(cè)量點(diǎn)；
TP103：進(jìn)行階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)的輸入信號(hào)波形的測(cè)量點(diǎn)；
TP102：沖激信號(hào)觀測(cè)點(diǎn)；
TP104：沖激響應(yīng)，階躍響應(yīng)信號(hào)輸出觀測(cè)點(diǎn)。
信號(hào)插孔：
P101、P103：信號(hào)輸入插孔；
P102：電路連接插孔。

13、抽樣定理模塊
通過(guò)本模塊可觀測(cè)到抽樣過(guò)程中各個(gè)階段的信號(hào)波形。
有四個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
TP401：輸入信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP402：開(kāi)關(guān)信號(hào)觀測(cè)點(diǎn)；
TP403：輸入信號(hào)經(jīng)采樣后的信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
F(t) ：抽樣信號(hào)經(jīng)低通濾波器恢復(fù)后的信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)。
信號(hào)插孔：
P401：信號(hào)輸入插孔；
P403：抽樣信號(hào)輸出插孔；
F(t)：經(jīng)低通濾波器恢復(fù)的信號(hào)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(wú)源濾波器，包括低通無(wú)源濾波器、低通有源濾波器、高通無(wú)源濾波器、高通有源濾波器、帶通無(wú)源濾波器、帶通有源濾波器、帶阻無(wú)源濾波器和帶阻有源濾波器。根據(jù)自己的需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
有8個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
TP302：信號(hào)經(jīng)低通無(wú)源濾波器后的輸出信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP304：信號(hào)經(jīng)低通有源濾波器后的輸出信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP306：信號(hào)經(jīng)高通無(wú)源濾波器后的輸出信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP308：信號(hào)經(jīng)高通有源濾波器后的輸出信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP310：信號(hào)經(jīng)帶通無(wú)源濾波器后的輸出信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP312：信號(hào)經(jīng)帶通有源濾波器后的輸出信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP314：信號(hào)經(jīng)帶阻無(wú)源濾波器后的輸出信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
TP316：信號(hào)經(jīng)帶阻有源濾波器后的輸出信號(hào)波形觀測(cè)點(diǎn)；
信號(hào)插孔：
信號(hào)輸入插孔：P301、P303、P305、P307、P309、P311、P313、P315；
信號(hào)輸出插孔：P302、P304、P306、P308、P310、P312、P314、P316。

15、二次開(kāi)發(fā)區(qū)
本模塊提供了很多開(kāi)放的電阻、電容、電位器、運(yùn)放單元、阻容元件插件（可插上二次開(kāi)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(jìn)行各種測(cè)試?？赏瓿苫具\(yùn)算單元實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)。如下圖2-1所示：

圖2-1 二次開(kāi)發(fā)區(qū)布局圖
在布局圖中：提供了電位器3個(gè)，運(yùn)放單元4個(gè)，固定電阻18個(gè)、固定電容12個(gè)、固定電感3個(gè)，及R-L-C插件6個(gè)，可根據(jù)需要插上不同的電阻、電容或電感。
運(yùn)放單元：
INx+、INx-：運(yùn)算放大器的正相、反相輸入信號(hào)插孔；
OUTx：運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)插孔；

16、頻率表與毫伏表
頻率表：顯示信號(hào)源輸出的信號(hào)的頻率值，指示的頻率范圍為0～100KHz;
毫伏表：顯示信號(hào)源輸出信號(hào)的幅度的平均值，指示范圍為0～10V。開(kāi)關(guān)SW706用于選擇所測(cè)的波形信號(hào)。

17、無(wú)失真?zhèn)鬏斚到y(tǒng)
可完成信號(hào)的無(wú)失真?zhèn)鬏攲?shí)驗(yàn)。
一個(gè)測(cè)量點(diǎn)：
TPE01：輸入信號(hào)測(cè)量點(diǎn)；
信號(hào)插孔：
HE01：輸入信號(hào)插孔；
HE02：輸出信號(hào)插孔。

18、AM調(diào)制與解調(diào)
該模塊包括載波1（VC1）、載波2（VC2）、調(diào)制波1（VS1）、調(diào)制波2（VS2），調(diào)制器1、調(diào)制器2、解調(diào)器1、解調(diào)器2、檢波器1、檢波器2共10個(gè)單元?？赏瑫r(shí)進(jìn)行兩路信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)。
其中：
（1）載波1（VC1）、載波2（VC2）、調(diào)制波1（VS1）、調(diào)制波2（VS2）四個(gè)單元用來(lái)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需的信號(hào)。它們產(chǎn)生的都是固定頻率的正弦信號(hào)，其中載波1的頻率約16KHz，載波2的頻率約32KHz，調(diào)制波1的頻率約160Hz，調(diào)制波2的頻率約800Hz。電位器RWD2、RWD4、RWD6、RWD8用來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度。
（2）調(diào)制器1、調(diào)制器2：這兩個(gè)單元用來(lái)完成AM調(diào)制，只要將載波1、調(diào)制波1和載波2、調(diào)制波2所產(chǎn)生的信號(hào)分別加到調(diào)制器1、與調(diào)制器2相對(duì)應(yīng)的輸入端，就可產(chǎn)生兩路AM調(diào)制信號(hào)UAM1、UAM2。電位器RWC3、RWC4用來(lái)調(diào)整調(diào)幅波的上下對(duì)稱性；電位器RWC1、RWC2用來(lái)調(diào)整調(diào)制度。
（3）解調(diào)器1、解調(diào)器2：這兩個(gè)單元用來(lái)將AM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，它們是同步檢波方式。
（4）檢波器1、檢波器2：這兩個(gè)單元也用來(lái)對(duì)AM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它們是非相干解調(diào)方式。

19、FDM頻分復(fù)用模塊
該模塊包括AM調(diào)制與解調(diào)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(fù)用實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)兩路AM調(diào)制信號(hào)進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算，生成復(fù)用信號(hào)。
（2）八階巴特沃斯高通濾波器，截止頻率為30KHz，用來(lái)將載波頻率高的一路AM調(diào)制信號(hào)分離出來(lái)。
（3）八階巴特沃斯低通濾波器：截止頻率為20KHz，用來(lái)將載波頻率低的一路AM調(diào)制信號(hào)分離出來(lái)。

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