示波器實驗報告

時間：2025-12-17 14:55:05 報告

示波器實驗報告匯總【4篇】

　　在日常生活和工作中，報告十分的重要，其在寫作上有一定的技巧。相信許多人會覺得報告很難寫吧，以下是小編精心整理的示波器實驗報告，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助。

示波器實驗報告匯總【4篇】

示波器實驗報告1

　　1、實驗要求：

　　應用全站儀對科技樓樓頂避雷針進行變形觀測

　　2．實驗過程：

　　首先認真理解前方交會原理，然后利用GPS做靜態控制得出控制點坐標，將全站儀架在其中一個控制點A上，另一個控制點B架上反射棱鏡，將全站儀望遠鏡瞄準反射棱鏡定向，然后置零，轉動照準部對準避雷針頂端C，記錄角度，然后盤右觀測，一站觀測兩個測回，得出夾角α將全站儀與反射棱鏡互換位置，同樣方法測得夾角β，根據已知A,B兩點坐標可求得避雷針頂端的平面坐標，然后在另一已知點D上架全站儀，A點架上反射棱鏡，以A點做后視定向，觀測A,D兩點間夾角，盤左盤右觀測兩個測回γ，同時觀測豎角β，量取儀器高，根據觀測數據計算進行比較檢核。

　　3.實驗已知數據：

　　A點坐標 X 3525052.175

　　Y 527483.758

　　B點坐標 X 3525047.348

　　Y 527412.793

　　D點坐標 X 3524903.239

　　Y 527259.558

　　4.實驗觀測數據：

　　α=76°22′05″，β=80°37′19″，γ=88°39′44″（檢核角）

　　豎角θ=37°24′03″

　　實驗結果：

　　C點坐標：X 3524875.2304

　　Y 527453.3827

　　Z 75.066

　　檢校誤差3″

　　6.實驗心得：

　　通過本次實驗鞏固了在變形監測課堂上所學的理論知識，極大的提高了我的動手操作能力，儀器操作還不是很熟練，以后應該多加練習，理論和實際還是有一定的差距。要有耐心，要學會等待，忍耐，有時候儀器不穩定，必須得等。

　　會計實驗報告7篇

　　一份簡單的'報告該怎么去寫？不管是上學還是工作的時候，報告十分的重要。報告能夠明確下一步工作的方向，希望您能夠喜歡這篇講述“會計實驗報告”的文章，我們感謝您的支持和喜愛也希望您能將這篇文章分享給您的朋友們！

示波器實驗報告2

　　【實驗題目】示波器的原理和使用

　　【實驗目的】

　　1.了解示波器的基本機構和工作原理，掌握使用示波器和信號發生器的基本方法。

　　2.學會使用示波器觀測電信號波形和電壓副值以及頻率。

　　3.學會使用示波器觀察李薩如圖并測頻率。

　　【實驗原理】

　　1.示波器都包括幾個基本組成部分：

　　示波管(陰極射線管)、垂直放大電路(Y放大)、水平放大電路(X放大)、掃描信號電路(鋸齒波發生器)、同步電路、電源等。

　　2.李薩如圖形的原理：

　　如果示波器的X和Y輸入時頻率相同或成簡單整數比的兩個正弦電壓，則熒光屏上將呈現特殊的光點軌跡，這種軌跡圖稱為李薩如圖形。

　　如果作一個限制光點x、y方向變化范圍的假想方框，則圖形與此框相切時，橫邊上的切點數nx與豎邊上的切點數ny之比恰好等于Y與X輸入的兩正弦信號的頻率之比，即fy:fx=nx:ny。

　　【實驗儀器】

　　示波器×1，信號發生器×2，信號線×2。

　　【實驗內容】

　　1.基礎操作：

　　了解示波器工作原理的基礎上閱讀所用機器的說明書，了解每個旋鈕的作用。其中最主要也是經常使用的旋鈕為橫向和縱向兩個。橫向旋鈕是控制掃描時間的旋鈕，調節時表現為熒光屏上顯示波形發生橫向的壓縮或展開;縱向旋鈕是調節垂直放大電路的旋鈕，調節時表現為熒光屏上顯示波形發生縱向的展開或壓縮，次旋鈕為兩個，分別控制示波器的兩個輸入信號。

　　明確操作步驟及注意事項后，接通示波器電源開關。先找到掃描線并調至清晰。

　　2.觀測李薩如圖形：

　　向CH1、CH2分別輸入兩個信號源的正弦波，“掃描時間”的“粗調”旋鈕置于“X-Y”方式(即使兩路信號進行合成)。調出不同比值的李薩如圖形來，畫出草圖，并分析圖形的特點與兩個信號頻率之間的關系。繪出所觀察到的各種頻率比的李薩如圖形。

　　設fx=1000Hz為約定真值，依次求出另一信號發生器的輸出頻率fy，并與該信號發生器讀數值f′y進行比較，一一求出它們的相對誤差。

　　【實驗數據】

　　【實驗結果】

　　【誤差分析】

　　1.兩臺信號發生器不協調。

　　2.桌面振動造成的影響。

　　3.示波器上顯示的熒光線較粗，取電壓值時的熒光線間寬度不準，使電壓值不準。

　　4.取正弦周期時肉眼調節兩熒光線間寬度不準，導致周期不準。

　　5.機器系統存在系統誤差。

　　6.fy選取時上下跳動，可能取值不準。

　　1 示波器工作原理

　　示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。它是觀察數字電路實驗現象、分析實驗中的問題、測量實驗結果必不可少的重要儀器。示波器由示波管和電源系統、同步系統、X軸偏轉系統、Y軸偏轉系統、延遲掃描系統、標準信號源組成。

　　1.1 示波管

　　陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉換為光信號。正如圖1所示，電子槍、偏轉系統和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內，構成了一個完整的示波管。

　　1.熒光屏

　　現在的示波管屏面通常是矩形平面，內表面沉積一層磷光材料構成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發光形成亮點。鋁膜具有內反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。

　　當電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10%所經過的時間叫做“余輝時間”。余輝時間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0.1s為中余輝，0.1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。

　　由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發出不同顏色的光。一般示波器多采用發綠光的示波管，以保護人的眼睛。

　　2.電子槍及聚焦

　　電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、第一陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發射電子并形成很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發射電子。柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對陰極發射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。調節電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達到調節亮點的輝度。第一陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。

　　電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經過兩次聚焦過程。第一次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的第一電子透鏡。第二次聚焦發生在G2、A1、A2區域，調節第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調節A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。

　　3.偏轉系統

　　偏轉系統控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。圖8.1中，Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉板組成偏轉系統。Y軸偏轉板在前，X軸偏轉板在后，因此Y軸靈敏度高(被測信號經處理后加到Y軸)。兩對偏轉板分別加上電壓，使兩對偏轉板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉。

　　4.示波管的電源

　　為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規定第二陽極與偏轉板之間電位相近，偏轉板的平均電位為零或接近為零。陰極必須工作在負電位上。柵極G1相對陰極為負電位(—30V~—100V)，而且可調，以實現輝度調節。第一陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應可調，用作聚焦調節。第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對于地電位的可調范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經電阻分壓器供電。

　　1.2 示波器的基本組成

　　從上一小節可以看出，只要控制X軸偏轉板和Y軸偏轉板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道，一個電子信號是時間的函數f(t)，它隨時間的變化而變化。因此，只要在示波管的X軸偏轉板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信號(經過比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。電信號中，在一段時間內與時間變量成正比的信號是鋸齒波。

　　示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統、X軸系統、Z軸系統和電源等五部分組成。

　　被測信號①接到“Y"輸入端，經Y軸衰減器適當衰減后送至Y1放大器(前置放大)，推挽輸出信號②和③。經延遲級延遲Г1時間，到Y2放大器。放大后產生足夠大的信號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉板上。為了在屏幕上顯示出完整的穩定波形，將Y軸的被測信號③引入X軸系統的觸發電路，在引入信號的正(或者負)極性的某一電平值產生觸發脈沖⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發生器)，產生掃描電壓⑦。由于從觸發到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸信號到達熒光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應稍大于X軸的延遲時間Г2。掃描電壓⑦經X軸放大器放大，產生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉板上。z軸系統用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。

　　以上是示波器的基本工作原理。雙蹤顯示則是利用電子開關將Y軸輸入的兩個不同的.被測信號分別

　　顯示在熒光屏上。由于人眼的視覺暫留作用，當轉換頻率高到一定程度后，看到的是兩個穩定的、清晰的信號波形。

　　示波器中往往有一個精確穩定的方波信號發生器，供校驗示波器用。

　　2 示波器使用

　　本節介紹示波器的使用方法。示波器種類、型號很多，功能也不同。數字電路實驗中使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。本節不針對某一型號的示波器，只是從概念上介紹示波器在數字電路實驗中的常用功能。

　　2.1 熒光屏

　　熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號波形的電壓和時間之間的關系。水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標有0%，10%，90%，100%等標志，水平方向標有10%，90%標志，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數使用。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數(V/DIV，TIME/DIV)能得出電壓值與時間值。

　　2.2 示波管和電源系統

　　1.電源(Power)

　　示波器主電源開關。當此開關按下時，電源指示燈亮，表示電源接通。

　　2.輝度(Intensity)

　　旋轉此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些，高頻信號時大些。

　　一般不應太亮，以保護熒光屏。

　　3.聚焦(Focus)

　　聚焦旋鈕調節電子束截面大小，將掃描線聚焦成最清晰狀態。

　　4.標尺亮度(Illuminance)

　　此旋鈕調節熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內光線下，照明燈暗一些好。室內光線不足的環境中，可適當調亮照明燈。

　　2.3 垂直偏轉因數和水平偏轉因數

　　1.垂直偏轉因數選擇(VOLTS/DIV)和微調

　　在單位輸入信號作用下，光點在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度，這一定義對X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數稱為偏轉因數。垂直靈敏度的單位是為cm/V，cm/mV或者DIV/mV，DIV/V，垂直偏轉因數的單位是V/cm，mV/cm或者V/DIV，mV/DIV。實際上因習慣用法和測量電壓讀數的方便，有時也把偏轉因數當靈敏度。

　　蹤示波器中每個通道各有一個垂直偏轉因數選擇波段開關。一般按1，2，5方式從 5mV/DIV到5V/DIV分為10檔。波段開關指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開關置于1V/DIV檔時，如果屏幕上信號光點移動一格，則代表輸入信號電壓變化1V。

　　每個波段開關上往往還有一個小旋鈕，微調每檔垂直偏轉因數。將它沿順時針方向旋到底，處于“校準”位置，此時垂直偏轉因數值與波段開關所指示的值一致。逆時針旋轉此旋鈕，能夠微調垂直偏轉因數。垂直偏轉因數微調后，會造成與波段開關的指示值不一致，這點應引起注意。許多示波器具有垂直擴展功能，當微調旋鈕被拉出時，垂直靈敏度擴大若干倍(偏轉因數縮小若干倍)。例如，如果波段開關指示的偏轉因數是1V/DIV，采用×5擴展狀態時，垂直偏轉因數是0.2V/DIV。

　　在做數字電路實驗時，在屏幕上被測信號的垂直移動距離與+5V信號的垂直移動距離之比常被用于判斷被測信號的電壓值。

　　2.時基選擇(TIME/DIV)和微調

　　時基選擇和微調的使用方法與垂直偏轉因數選擇和微調類似。時基選擇也通過一個波段開關實現，按1、2、5方式把時基分為若干檔。波段開關的指示值代表光點在水平方向移動一個格的時間值。例如在1μS/DIV檔，光點在屏上移動一格代表時間值1μS。

　　“微調”旋鈕用于時基校準和微調。沿順時針方向旋到底處于校準位置時，屏幕上顯示的時基值與波段開關所示的標稱值一致。逆時針旋轉旋鈕，則對時基微調。旋鈕拔出后處于掃描擴展狀態。通常為×10擴展，即水平靈敏度擴大10倍，時基縮小到1/10。例如在2μS/DIV檔，掃描擴展狀態下熒光屏上水平一格代表的時間值等于2μS×(1/10)=0.2μS

　　示波器的標準信號源CAL，專門用于校準示波器的時基和垂直偏轉因數。例如COS5041型示波器標準信號源提供一個VP-P=2V,f=1kHz的方波信號。

　　示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調節信號波形在熒光屏上的位置。旋轉水平位移旋鈕(標有水平雙向箭頭)左右移動信號波形，旋轉垂直位移旋鈕(標有垂直雙向箭頭)上下移動信號波形。

　　2.4 輸入通道和輸入耦合選擇

　　1.輸入通道選擇

　　輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時，示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時，示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時，示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時，首先要將示波器的地與被測電路的地連接在一起。根據輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應通道插座上，示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起，示波器探頭接觸被測點。示波器探頭上有一雙位開關。此開關撥到“×1”位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實際電壓值。此開關撥到“×10"位置時，被測信號衰減為1/10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實際電壓值。

　　2.輸入耦合方式

　　輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當選擇“地”時，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數字電路實驗中，一般選擇“直流”方式，以便觀測信號的絕對電壓值。

　　2.5 觸發

　　第一節指出，被測信號從Y軸輸入后，一部分送到示波管的Y軸偏轉板上，驅動光點在熒光屏上按比例沿垂直方向移動;另一部分分流到x軸偏轉系統產生觸發脈沖，觸發掃描發生器，產生重復的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉板上，使光點沿水平方向移動，兩者合一，光點在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。由此可知，正確的觸發方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩定的、清晰的信號波形，掌握基本的觸發功能及其操作方法是十分重要的。

　　1.觸發源(Source)選擇

　　要使屏幕上顯示穩定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關系的觸發信號加到觸發電路。觸發源選擇確定觸發信號由何處供給。通常有三種觸發源：內觸發(INT)、電源觸發內觸發使用被測信號作為觸發信號，是經常使用的一種觸發方式。由于觸發信號本身是被測信號的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發信號。

　　電源觸發使用交流電源頻率信號作為觸發信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關的信號時是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時更為有效。

　　外觸發使用外加信號作為觸發信號，外加信號從外觸發輸入端輸入。外觸發信號與被測信號間應具有周期性的關系。由于被測信號沒有用作觸發信號，所以何時開始掃描與被測信號無關。

　　正確選擇觸發信號對波形顯示的穩定、清晰有很大關系。例如在數字電路的測量中，對一個簡單的周期信號而言，選擇內觸發可能好一些，而對于一個具有復雜周期的信號，且存在一個與它有周期關系的信號時，選用外觸發可能更好。

　　2.觸發耦合(Coupling)方式選擇

　　觸發信號到觸發電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發信號的穩定、可靠。這里介紹常用的幾種。

　　AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發信號的交流分量觸發，觸發信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩定觸發。但是如果觸發信號的頻率小于10Hz，會造成觸發困難。

　　直流耦合(DC)不隔斷觸發信號的直流分量。當觸發信號的頻率較低或者觸發信號的占空比很大時，使用直流耦合較好。

　　低頻抑制(LFR)觸發時觸發信號經過高通濾波器加到觸發電路，觸發信號的低頻成分被抑制;高頻抑制(HFR)觸發時，觸發信號通過低通濾波器加到觸發電路，觸發信號的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發。這些觸發耦合方式各有自己的適用范圍，需在使用中去體會。

　　3.觸發電平(Level)和觸發極性(Slope)

　　觸發電平調節又叫同步調節，它使得掃描與被測信號同步。電平調節旋鈕調節觸發信號的觸發電平。一旦觸發信號超過由旋鈕設定的觸發電平時，掃描即被觸發。順時針旋轉旋鈕，觸發電平上升;逆時針旋轉旋鈕，觸發電平下降。當電平旋鈕調到電平鎖定位置時，觸發電平自動保持在觸發信號的幅度之內，不需要電平調節就能產生一個穩定的觸發。當信號波形復雜，用電平旋鈕不能穩定觸發時，用釋抑(Hold Off)旋鈕調節波形的釋抑時間(掃描暫停時間)，能使掃描與波形穩定同步。

　　極性開關用來選擇觸發信號的極性。撥在“+”位置上時，在信號增加的方向上，當觸發信號超過觸發電平時就產生觸發。撥在“-”位置上時，在信號減少的方向上，當觸發信號超過觸發電平時就產生觸發。觸發極性和觸發電平共同決定觸發信號的觸發點。

　　2.6 掃描方式(SweepMode)

　　掃描有自動(Auto)、常態(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。

　　自動：當無觸發信號輸入，或者觸發信號頻率低于50Hz時，掃描為自激方式。

　　常態：當無觸發信號輸入時，掃描處于準備狀態，沒有掃描線。觸發信號到來后，觸發掃描。

　　單次：單次按鈕類似復位開關。單次掃描方式下，按單次按鈕時掃描電路復位，此時準備好(Ready)燈亮。觸發信號到來后產生一次掃描。單次掃描結束后，準備燈滅。單次掃描用于觀測非周期信號或者單次瞬變信號，往往需要對波形拍照。

　　上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復雜的功能，如延遲掃描、觸發延遲、X-Y工作方式等，這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的，真正熟練則要在應用中掌握。值得指出的是，示波器雖然功能較多，但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如，在數字電路實驗中，判斷一個脈寬較窄的單脈沖是否發生時，用邏輯筆就簡單的多;測量單脈沖脈寬時，用邏輯分析儀更好一些。

示波器實驗報告3

　　一、實驗目的

　　1、了解抽樣定理在通信系統中的重要性

　　2、掌握自然抽樣及平頂抽樣的實現方法。

　　3、理解低通采樣定理的原理。

　　4、理解實際的抽樣系統。

　　5、理解低通濾波器的幅頻特性對抽樣信號恢復的影響。

　　6、理解低通濾波器的相頻特性對抽樣信號恢復的影響。

　　7、理解帶通采樣定理的原理。

　　二、實驗器材

　　1、主控&信號源、3號模塊各一塊

　　2、雙蹤示波器一臺

　　3、連接線若干

　　三、實驗原理

　　1、實驗原理框圖

　　保持電路平頂抽樣S1自然抽樣A-out抽樣脈沖抽樣輸出LPF-InLPFLPF-oUTmusic信號源被抽樣信號抗混疊濾波器抽樣電路編碼輸入譯碼輸出FIR/IIR3#信源編譯碼模塊FPGA數字濾波

　　圖1-1抽樣定理實驗框圖

　　2、實驗框圖說明

　　抽樣信號由抽樣電路產生。將輸入的被抽樣信號與抽樣脈沖相乘就可以得到自然抽樣信號，自然抽樣的信號經過保持電路得到平頂抽樣信號。平頂抽樣和自然抽樣信號是通過開關S1切換輸出的。

　　抽樣信號的恢復是將抽樣信號經過低通濾波器，即可得到恢復的信號。這里濾波器可以選用抗混疊濾波器（8階3.4kHz的巴特沃斯低通濾波器）或FPGA數字濾波器（有FIR、IIR兩種）。反sinc濾波器不是用來恢復抽樣信號的，而是用來應對孔徑失真現象。

　　要注意，這里的數字濾波器是借用的信源編譯碼部分的端口。在做本實驗時與信源編譯碼的內容沒有聯系。

　　四、實驗步驟

　　實驗項目一抽樣信號觀測及抽樣定理驗證

　　概述：通過不同頻率的抽樣時鐘，從時域和頻域兩方面觀測自然抽樣和平頂抽樣的輸出波形，以及信號恢復的混疊情況，從而了解不同抽樣方式的輸出差異和聯系，驗證抽樣定理。

　　1、關電，按表格所示進行連線。

　　源端口信號源：MUSIc

　　信號源：A-oUT目標端口連線說明

　　模塊3：TH1(被抽樣信號)將被抽樣信號送入抽樣單元

　　模塊3：TH2(抽樣脈沖) 提供抽樣時鐘送入模擬低通濾波器

　　模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH5(LPF-In) 2、開電，設置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】。調節主控模塊的W1使A-out輸出峰峰值為3V。

　　3、此時實驗系統初始狀態為：被抽樣信號MUSIc為幅度4V、頻率3K+1K正弦合成波。抽樣脈沖A-oUT為幅度3V、頻率9KHz、占空比20%的方波。

　　4、實驗操作及波形觀測。

　　（1）觀測并記錄自然抽樣前后的信號波形：設置開關S13#為“自然抽樣”檔位，用示波器分別觀測MUSIc

　　主控&信號源

　　和抽樣輸出3#。

　　（2）觀測并記錄平頂抽樣前后的信號波形：設置開關S13#為“平頂抽樣”檔位，用示波器分別觀測MUSIc

　　主控&信號源

　　和抽樣輸出3#。

　　（3）觀測并對比抽樣恢復后信號與被抽樣信號的波形：設置開關S13#為“自然抽樣”檔位，用示波器觀測MUSIc

　　主控&信號源

　　和LPF-oUT3#，以100Hz的步進減小A-oUT

　　主控&信號源

　　的頻率，比較觀測并思考在抽樣脈沖頻率多小的情況下恢復信號有失真。

　　（4）用頻譜的角度驗證抽樣定理（選做）：用示波器頻譜功能觀測并記錄被抽樣信號MUSIc和抽樣輸出頻譜。以100Hz的步進減小抽樣脈沖的頻率，觀測抽樣輸出以及恢復信號的頻譜。（注意：示波器需要用250kSa/s采樣率（即每秒采樣點為250K），FFT縮放調節為×10）。

　　注：通過觀測頻譜可以看到當抽樣脈沖小于2倍被抽樣信號頻率時，信號會產生混疊。

　　實驗項目二濾波器幅頻特性對抽樣信號恢復的影響

　　概述：該項目是通過改變不同抽樣時鐘頻率，分別觀測和繪制抗混疊低通濾波和fir數字濾波的幅頻特性曲線，并比較抽樣信號經這兩種濾波器后的恢復效果，從而了解和探討不同濾波器幅頻特性對抽樣信號恢復的影響。

　　1、測試抗混疊低通濾波器的幅頻特性曲線。

　　（1）關電，按表格所示進行連線。

　　源端口目標端口連線說明信號源：A-oUT模塊3：TH5(LPF-In)將信號送入模擬濾波器

　　（2）開電，設置主控模塊，選擇【信號源】→【輸出波形】和【輸出頻率】，通過調節相應旋鈕，使A-oUT

　　主控&信號源

　　輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的.正弦波。

　　（3）此時實驗系統初始狀態為：抗混疊低通濾波器的輸入信號為頻率5KHz、幅度3V的正弦波。

　　（4）實驗操作及波形觀測。

　　用示波器觀測LPF-oUT3#。以100Hz步進減小A-oUTLPF-oUT3#的頻譜。記入如下表格：

　　A-oUT頻率/Hz 5K … 4.5K … 3.4K … 3.0K … 2、測試fir數字濾波器的幅頻特性曲線。

　　（1）關電，按表格所示進行連線。

　　源端口目標端口連線說明基頻幅度/V主控&信號源

　　輸出頻率，觀測并記錄

　　信號源：A-oUT模塊3：TH13(編碼輸入)將信號送入數字濾波器

　　（2）開電，設置主控菜單：選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。調節【信號源】，使A-out輸出頻率5KHz、峰峰值為3V的正弦波。

　　（3）此時實驗系統初始狀態為：fir濾波器的輸入信號為頻率5KHz、幅度3V的正弦波。

　　（4）實驗操作及波形觀測。

　　用示波器觀測譯碼輸出3#，以100Hz的步進減小A-oUT碼輸出3#的頻譜。記入如下表格：

　　A_out的頻率/Hz 5K … 4K … 3K … 2K ...基頻幅度/V主控&信號源

　　的頻率。觀測并記錄譯

　　由上述表格數據，畫出fir低通濾波器幅頻特性曲線。

　　思考：對于3KHz低通濾波器，為了更好的畫出幅頻特性曲線，我們可以如何調整信號源輸入頻率的步進值大小？

　　3、分別利用上述兩個濾波器對被抽樣信號進行恢復，比較被抽樣信號恢復效果。

　　（1）關電，按表格所示進行連線：

　　源端口信號源：MUSIc信號源：A-oUT目標端口連線說明模塊3：TH1(被抽樣信號) 提供被抽樣信號

　　模塊3：TH2(抽樣脈沖) 提供抽樣時鐘送入模擬低通濾波器送入FIR數字低通濾波器模塊3：TH3(抽樣輸出)

　　模塊3：TH5(LPF-In)模塊3：TH3(抽樣輸出)

　　模塊3：TH13(編碼輸入)

　　（2）開電，設置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。調節W1

　　主控&信號源

　　使信號A-oUT輸出峰峰值為3V左右。

　　（3）此時實驗系統初始狀態為：待抽樣信號MUSIc為3K+1K正弦合成波，抽樣時鐘信號A-oUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。

　　（4）實驗操作及波形觀測。對比觀測不同濾波器的信號恢復效果：用示波器分別觀測

　　LPF-oUT3#和譯碼輸出3#，以100Hz步進減小抽樣時鐘A-oUT的輸出頻率，對比觀測模擬濾波器和FIR數字濾波器在不同抽樣頻率下信號恢復的效果。（頻率步進可以根據實驗需求自行設置。）思考：不同濾波器的幅頻特性對抽樣恢復有何影響？實驗項目三濾波器相頻特性對抽樣信號恢復的影響。

　　概述：該項目是通過改變不同抽樣時鐘頻率，從時域和頻域兩方面分別觀測抽樣信號經fir濾波和iir濾波后的恢復失真情況，從而了解和探討不同濾波器相頻特性對抽樣信號恢復的影響。

　　1、觀察被抽樣信號經過fir低通濾波器與iir低通濾波器后，所恢復信號的頻譜。

　　（1）關電，按表格所示進行連線。

　　源端口信號源：MUSIc信號源：A-oUT目標端口連線說明模塊3：TH1(被抽樣信號) 提供被抽樣信號模塊3：TH2(抽樣脈沖) 提供抽樣時鐘將信號送入數字濾波器模塊3：TH3(抽樣輸出)模塊3：TH13(編碼輸入)

　　（2）開電，設置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】。調節W1

　　主控&信號源

　　使信號A-oUT輸出峰峰值為3V左右。

　　（3）此時實驗系統初始狀態為：待抽樣信號MUSIc為3K+1K正弦合成波，抽樣時鐘信號A-oUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。

　　（4）實驗操作及波形觀測。

　　a、觀測信號經fir濾波后波形恢復效果：設置主控模塊菜單，選擇【抽樣定理】→【FIR濾波器】；設置【信號源】使A-oUT輸出的抽樣時鐘頻率為7.5KHz；用示波器觀測恢復信號譯碼輸出3#的波形和頻譜。

　　b、觀測信號經iir濾波后波形恢復效果：設置主控模塊菜單，選擇【抽樣定理】→【IIR濾波器】；設置【信號源】使A-oUT輸出的抽樣時鐘頻率為7.5KHz；用示波器觀測恢復信號譯碼輸出3#的波形和頻譜。

　　c、探討被抽樣信號經不同濾波器恢復的頻譜和時域波形：

　　被抽樣信號與經過濾波器后恢復的信號之間的頻譜是否一致？如果一致，是否就是說原始信號能夠不失真的恢復出來？用示波器分別觀測fir濾波恢復和iir濾波恢復情況下，譯碼輸出3#的時域波形是否完全一致，如果波形不一致，是失真呢？還是有相位的平移呢？如果相位有平移，觀測并計算相位移動時間。

　　2、觀測相頻特性

　　（1）關電，按表格所示進行連線。

　　源端口目標端口連線說明信號源：A-oUT模塊3：TH13(編碼輸入)使源信號進入數字濾波器

　　（2）開電，設置主控菜單，選擇【主菜單】→【通信原理】→【抽樣定理】→【FIR濾波器】。

　　（3）此時系統初始實驗狀態為：A-oUT為頻率9KHz、占空比20%的方波。

　　（4）實驗操作及波形觀測。

　　對比觀測信號經fir濾波后的相頻特性：設置【信號源】使A-oUT輸出頻率為5KHz、峰峰值為3V的正弦波；以100Hz步進減小A-oUT輸出頻率，用示波器對比觀測A-oUT控&信號源主和譯碼輸出3#的時域波形。相頻特性測量就是改變信號的頻率，測輸出信號的延時（時域上觀測）。記入如下表格：

　　A-oUT的頻率/Hz被抽樣信號與恢復信號的相位延時/ms 3.5K 3.4K 3.3K ...

　　五、實驗報告

　　1、分析電路的工作原理，敘述其工作過程。

　　2、繪出所做實驗的電路、儀表連接調測圖。并列出所測各點的波形、頻率、電壓等有關數據，對所測數據做簡要分析說明。必要時借助于計算公式及推導。

　　3、分析以下問題：濾波器的幅頻特性是如何影響抽樣恢復信號的？簡述平頂抽樣和自然抽樣的原理及實現方法。

　　答：濾波器的截止頻率等于源信號譜中最高頻率fn的低通濾波器，濾除高頻分量，經濾波后得到的信號包含了原信號頻譜的全部內容，故在低通濾波器輸出端可以得到恢復后的原新號。當抽樣頻率小于2倍的原新號的最高頻率即濾波器的截止頻率時，抽樣信號的頻譜會發生混疊現象，從發生混疊后的頻譜中無法用低通濾波器獲得信號頻譜的全部內容，從而導致失真。

　　平頂抽樣原理：抽樣脈沖具有一定持續時間，在脈寬期間其幅度不變，每個抽樣脈沖頂

　　部不隨信號變化。實際應用中是采用抽樣保持電路來實現的。

　　自然抽樣原理：抽樣脈沖具有一定持續時間，在脈寬期間其幅度不變，每個抽樣脈沖頂部隨信號幅度變化。用周期性脈沖序列與信號相乘就可以實現。

　　4、思考一下，實驗步驟中采用3K+1K正弦合成波作為被抽樣信號，而不是單一頻率的正弦波，在實驗過程中波形變化的觀測上有什么區別？對抽樣定理理論和實際的研究有什么意義？

　　答：觀測波形變化時更穩定。使抽樣定理理論的驗證結果更可靠。

　　實驗步驟：

　　（1）觀測并記錄自然抽樣前后的信號波形：設置開關K1為“自然抽樣”檔位，用示波器觀測。

　　（2）觀測并記錄平頂抽樣前后的信號波形：設置開關K1為“平頂抽樣”檔位，用示波器觀測。

　　（3）觀測并對比抽樣恢復后信號與被抽樣信號的波形：設置開關K1為“自然抽樣”

　　檔位，用示波器觀測頻率，比較觀測并思考在抽樣脈沖頻率多小的情況下恢復信號有失真。