信号与系统实验模块介绍

点击次数:   更新时间:2017-06-02 10:09     来源:未知 分    享:
 在本节中,将分别介绍实验平台上的各个实验模块单元。在第一节的系统介绍中,已介绍了本实验系统由19个模块组成。现在,详细说明如下:
1、电源输入模块
此模块位于实验平台的右上角部分,分别提供+12V、+5V、-12V、-5V的电源输出。4组电源分别对应4个发光二极管,电源输出正常时,对应的发光二极管点亮。
在DSP数字信号处理区有3.3V和1.8V电源输出,指示灯为红色。
实验时,打开电源后,首先检查这些电源示灯是否点亮。如不亮,请立即关闭电源,以免损坏芯片。等待故障排除后,再打开电源。

2、信号源模块
提供的波形种类有:正弦波、三角波、方波、矩形波(占空比可调)。
信号的频率范围:2Hz—100KHz,分四个频段。
可通过旋钮分别调节信号的频率、幅度、占空比和扫速。
有两个测量点:
H702 :输出的信号波形(正弦波、三角波、方波、扫频信号);
H705 :扫频控制电压输出。
信号插孔:
H701 :信号源信号输出插孔。
H704 :扫频控制电压输出插孔。

3、数字滤波器模块
完成模拟信号的模数转换(A/D)、滤波输出的数模(D/A)转换
有两个测量点:
TPB01:A/D前的模拟信号波形;
TPB02:滤波输出;
信号插孔:
PB01:信号输入插孔。
 
4、主机接口与二次开发区
此模块由PC机RS232接口(JB01)、单片机AT89S52(UB01)、程序存储器W27C512(UB02)、DSP的HPI接口组成。该模块主要完成以下二个功能:
(1)通过拔码开关(SWB01)选择固化在程序存储器(UB02)中的实验程序,来完成相应的实验。设置如下:

注:开关置ON为“0”,否则为“1”。
S1:为单片机系统的复位键(MCU_RST),SWB01改变后必需复位一次。
(2)完成DSP程序的下载。DSP程序是指学生在学习数字信号处理时自已开发的程序,可以是数字滤波器程序、DSP应用程序等。
 
5、数字信号处理器模块
由TMS320C5402、JTAG下载接口等组成,完成数字滤波器、卷积、FFT运算、DSP程序开发等功能。
有两个测量点:
TPXF:与TMS320C5402的XF引脚相连,指示XF口电平。
TPOUT:与TMS320C5402的TOUT0引脚相连,指示定时器0的输出信号。
三个指示灯:RUN、XF、TOUT分别指示DSP是否在运行;XF引脚状态;TOUT0引脚状态。
 
6、CPLD可编程开放模块
主要用来完成信号的电平转换、主机接口中各种控制信号的产生、A/D和D/A片选信号和控制信号的产生等功能。
 
7.信号分解与合成模块
此模块位于实验平台的中部,主要完成信号的分解与合成,模块的上半部分为信号的分解,下半部分为信号的合成。信号的分解部分提供了8个波形输出测量点,TPA01、TPA02……TPA08;TPA01—TPA07分别为信号的1—7次谐波输出波形,第8个测量点TPA08为8次以上谐波的合成输出波形;在信号合成部分中,把分解输出的各次谐波信号连接输入至合成部分,在合成的输出测量点上可观察到合成后的信号波形。
 
8、信号卷积实验模块
此模块在信号分解与合成模块下方,结构非常简单,只须三个测量点,分别为两个观察卷积的输入信号(TP901、TP902),一个用于观察卷积后的输出信号(TP903)。输入的信号为经过A/D转换的数字信号。P903为卷积信号输出插孔。
 
9、一阶电路暂态响应模块
此模块可根据自己的需要搭接一阶电路,观测各点的信号波形。
有6个测量点:
TP601、TP607:输入信号波形测量点;
TP604、TP605:一阶RC电路输出信号波形测量点;
TP609、TP610:一阶RL电路输出信号波形测量点。
信号插孔:
P601、P607:信号输入插孔;
P602、P603、P604、P605、P606、P609、P610:电路连接插孔。
 
10、二阶电路的传输特性模块
此模块亦可根据需要搭接二阶电路,观察各测量点的信号波形。
有两个测量点:
TP801:二阶RC电路传输特性测量点;
TP807:二阶RL电路传输特性测量点。
信号插孔:
P801,P803:信号输入插孔。
 
11、二阶网络状态轨迹模块
此模块除了完成二阶网络状态轨迹观察的实验外,还可完成二阶电路暂态响应观察实验。
有三个测量点:
TP501:输入信号波形观测点;
TP502、TP503:输出信号波形观察点。
信号插孔:
P501:信号输入插孔。
 
12、阶跃响应与冲激响应模块
接入适当的输入信号,可观测输入信号的阶跃响应与冲激响应。
有四个测量点:
TP101:进行冲激响应实验时的输入信号波形的测量点;
TP103:进行阶跃响应实验时的输入信号波形的测量点;
TP102:冲激信号观测点;
TP104:冲激响应,阶跃响应信号输出观测点。
信号插孔:
P101、P103:信号输入插孔;
P102:电路连接插孔。
 
13、抽样定理模块
通过本模块可观测到抽样过程中各个阶段的信号波形。
有四个测量点:
TP401:输入信号波形观测点;
TP402:开关信号观测点;
TP403:输入信号经采样后的信号波形观测点;
F(t) :抽样信号经低通滤波器恢复后的信号波形观测点。
信号插孔:
P401:信号输入插孔;
P403:抽样信号输出插孔;
F(t):经低通滤波器恢复的信号输出插孔;
其它:元器件选择插孔。
 
14、模拟滤波器模块
提供了多种有源、无源滤波器,包括低通无源滤波器、低通有源滤波器、高通无源滤波器、高通有源滤波器、带通无源滤波器、带通有源滤波器、带阻无源滤波器和带阻有源滤波器。根据自己的需要进行实验。
有8个测量点:
TP302:信号经低通无源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP304:信号经低通有源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP306:信号经高通无源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP308:信号经高通有源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP310:信号经带通无源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP312:信号经带通有源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP314:信号经带阻无源滤波器后的输出信号波形观测点;
TP316:信号经带阻有源滤波器后的输出信号波形观测点;
信号插孔:
信号输入插孔:P301、P303、P305、P307、P309、P311、P313、P315;
信号输出插孔:P302、P304、P306、P308、P310、P312、P314、P316。
 
15、二次开发区
本模块提供了很多开放的电阻、电容、电位器、运放单元、阻容元件插件(可插上二次开发区未提供的阻容元件),可根据需要搭接不同的电路,进行各种测试。可完成基本运算单元实验,如加法器、比例放大器、积分器等,及一阶系统的模拟、连续系统的模拟等实验。如下图2-1所示:

图2-1 二次开发区布局图
在布局图中:提供了电位器3个,运放单元4个,固定电阻18个、固定电容12个、固定电感3个,及R-L-C插件6个,可根据需要插上不同的电阻、电容或电感。
运放单元:
INx+、INx-:运算放大器的正相、反相输入信号插孔;
OUTx:运算放大器的输出信号插孔;
 
16、频率表与毫伏表
频率表:显示信号源输出的信号的频率值,指示的频率范围为0~100KHz;
毫伏表:显示信号源输出信号的幅度的平均值,指示范围为0~10V。开关SW706用于选择所测的波形信号。
 
17、无失真传输系统
可完成信号的无失真传输实验。
一个测量点:
TPE01:输入信号测量点;
信号插孔:
HE01:输入信号插孔;
HE02:输出信号插孔。
 
18、AM调制与解调
该模块包括 载波1(VC1)、载波2(VC2)、调制波1(VS1)、调制波2(VS2),调制器1、调制器2、解调器1、解调器2、检波器1、检波器2共10个单元。可同时进行两路信号的调制与解调。
其中:
(1)载波1(VC1)、载波2(VC2)、调制波1(VS1)、调制波2(VS2)四个单元用来产生实验所需的信号。它们产生的都是固定频率的正弦信号,其中载波1的频率约16KHz,载波2的频率约32KHz,调制波1的频率约160Hz,调制波2的频率约800Hz。电位器RWD2、RWD4、RWD6、RWD8用来调节输出信号的幅度。
(2)调制器1、调制器2:这两个单元用来完成AM调制,只要将载波1、调制波1和载波2、调制波2所产生的信号分别加到调制器1、与调制器2相对应的输入端,就可产生两路AM调制信号UAM1、UAM2。电位器RWC3、RWC4用来调整调幅波的上下对称性;电位器RWC1、RWC2用来调整调制度。
(3)解调器1、解调器2:这两个单元用来将AM调制信号进行解调,它们是同步检波方式。
(4)检波器1、检波器2:这两个单元也用来对AM调制信号进行解调。它们是非相干解调方式。
      
19、FDM频分复用模块
该模块包括AM调制与解调模块的所有单元,及有源加法器单元、八阶巴特沃斯高通滤波器单元、八阶巴特沃斯低通滤波器单元。
(1)有源加法器:在做FDM频分复用实验时,对两路AM调制信号进行代数运算,生成复用信号。
(2)八阶巴特沃斯高通滤波器,截止频率为30KHz,用来将载波频率高的一路AM调制信号分离出来。
(3)八阶巴特沃斯低通滤波器:截止频率为20KHz,用来将载波频率低的一路AM调制信号分离出来。 
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