模拟信号源实验

一、实验目的

(1)熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。

(2)观察分析各种模拟信号波形的特点。

二、实验内容

(1)测量并分析各测量点波形及数据。

(2)熟悉几种模拟信号的产生方法，了解信号的来源、变换过程和使用方法。

三、实验器材

(1)0号模块一块。

(2)示波器一台。

四、实验原理

1．同步正弦波信号

1)功用

同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2k Hz正弦波信号，可用在PAM抽样定理、增量调制、PCM编码实验中，作为模拟输入信号。

2)电路原理

图4－15为同步正弦信号发生器的电路图。它由2k Hz方波信号产生器(图中省略了)、同相放大器和低通滤波器三部分组成。

图4－15 同步正弦波产生电路

2k Hz的方波信号由CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。“2K同步正弦波”为其测量点。U19A及周边的电阻组成一个同相放大电路，起到隔离和放大作用。U19C及周边的阻容网络组成一个截止频率为2k Hz的二阶低通滤波器，滤除方波信号里的高次谐波和杂波，得到正弦波信号。调节W1改变同相放大器的放大增益，从而改变输出正弦波的幅度(0～5V)。

2．非同步信号源

非同步信号源利用混合信号SOC型8位单片机C8051F330，采用DDS(直接数字频率合成)技术产生。通过波形选择器S6选择输出波形，对应发光二极管亮。它可产生频率为180 Hz～18k Hz的正弦波、180Hz～10k Hz的三角波和250Hz～250k Hz的方波信号。

非同步信号输出幅度为0～4V，通过调节旋钮可改变输出信号幅度。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的模拟输入信号。

3．载波产生电路

1)功用

载波产生电路用来产生数字调制所需的正弦波信号，频率有64k Hz和128k Hz两种。

2)工作原理

64k Hz载波产生电路如图4－16所示，128k Hz载波产生电路如图4－17所示

64k Hz(128k Hz)的方波信号由CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。“64K同步正弦波”(“64k Hz”同步正弦波)为其测量点。U17A(U18A)及周边的电阻组成一个同相放大电路，起到隔离和放大作用。U17D(U18D)及周边的阻容网络组成一个截止频率为64K(128k Hz)的二阶低通滤波器，滤除方波信号里的高次谐波和杂波，得到正弦波信号。调节W2(W3)改变同相放大器的放大增益，从而改变输出正弦波的幅度(0～5V)。

图4－16 64k Hz载波产生电路

图4－17 128k Hz载波产生电路

五、实验步骤

(1)用示波器观测同步正弦波信号

按表4－2连接示波器和测试点:

表4－2 连接方式(一)

启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

用示波器测量“2k Hz同步正弦波”输出波形、调节W1可改变信号输出幅度。

同理，观测“64k Hz同步正弦波”、“128k Hz同步正弦波”各点输出的波形，对应的电位器W2，W3可分别改变各正弦波的幅度。

(2)用示波器测量“非同步模拟信号”输出波形。

按表4－3连接示波器和测试点:

表4－3 连接方式(二)

启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

①按键S6选择为“正弦波”，改变W4，调节信号幅度(调节范围为0～4V)，用示波器观察输出波形。

②保持信号幅度为3V，改变S7、S8，调节信号频率(调节范围为180Hz～18k Hz)，用示波器观察输出波形。

③将波形分别选择为三角波、方波，重复上面两个步骤。