实验三频谱分析

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1、云南师范大学物理与电子信息学院实验报告班级11级电子姓名李开斌学号114090315H期2014.03.29实验题口频谱分析实验目的要求实验仪器，用具1.信号源模块2.频谱分析模块3.20M双踪示波器4.连接线1块1块1台若干1.通过对输入模拟信号频谱的观察和分析，加深对傅里叶变换和信号频率特性的理解。2.掌握频谱分析模块的使用方法。实验原理：在木实验箱中，模拟信号从S7N输入，经过低通滤波以后，通过用拨码开关SW01进行选择的通道(拨码开关有4位，分别对应最高截止频率为IK,10K,100K,1M的低通滤波器)，经10位A/D转

2、换器U06(TLC876C)对经预处理后的模拟信号进行A/D转换(通过用拨码开关SW02选择合适的采样率，具体采样率选择详情见实验步骤4),然后将数字信号传送到"1(TMS320VC5402)进行处理。最麻把处理后的信号经两片8位D/A转换器U09(AD7524)、U10(AD7524)进行D/A转换以后分成X轴信号和Y轴信号输出到示波器上进行频谱观察。实验电路工作原理框图如图1-1所示：图1-1信号处理1.低通滤波电路这里低通滤波器的作用是抗混叠。所谓混叠是指信号的的最高频率超过1/2倍的釆样频率时，部分频率成分互和交叠起来的现

3、象。这时，混亞的那部分频率成分的幅值就与原始情况不同，采样就造成了信息的损失。因此在采样前盂对输入信号做滤波，以去掉输入信号中高于1/2倍釆样频率的那部分频率成分。这种用以防混叠的模拟滤波器又称为“抗混叠滤波器”。本实验屮采用的抗混叠滤波器是二阶巴特沃斯低通滤波器，其截止频率为：了2k)/?1/?2CiC2根据公式分別计算得到截止频率为1K,10K,100K,1M的低通滤波器系数，然后根据输入信号的频率通过拨码开关选通上述四种截止频率的低通滤波器。2•增益调节电路图1-3增益调节此电路乂叫信号调理电路，毎种A/D转换器都有其输入的

4、满度电压，如果输入信号的幅度超过了这个范围，就会因为限幅而造成失真；而在满度电压的范围内，大信号时转换精度高，小信号的转换精度低。因此，在A/D转换前应先将信号输入至一个信号调理电路,使得输入A/D转换器信号既不超过满度电压，乂尽可能接近满度，提高转换精度。3.A/D转换器电路木电路采用的是低功率1()位20MSPS模数转换器TLC876,在木模块屮，将经过低通滤波器和信号增益电路的模拟信号转换成数字信号，电路原理图如下所示：图1-4A/D转换4.D/A转换器U11CTL084C19

5、

6、10pF0UT-1+0UT2R13C22U0

7、9AD7524EbDBODB1LE2DB3DB4DB5DB6mrt>DB711D810D99D】08Dll7D126D135D144~D15C20卄10415X-OUTW03TP0?04r/o+20K21223CSWR°12DA2CS£13DA2WRR15

8、4延R14厂丄區U11DTL084厂X增益调节图1-5D/A转换D/A转换电路是由AD7524和运放TLE2084构成双极性输出的D/A转换电路，通过此电路将DSP计算得到的数字信号转换为模拟信号。从DSP计算处理得到的16位数据，其中高8位数据D8〜D15通过D/A转换电路转

9、换为X轴的信号并从X-OUT输出，低8位数据DO〜D7通过D/A转换电路转换为Y轴的信号并从Y-OUT输出。数据记录和数据处理（包括列出必要的算式和误茅处理）：1.将信号源模块和频谱分析模块小心地固定在主机箱上，确保电源接触良好。2.插上电源线，打开主机箱右侧的交流开关，再按下信号源模块上的开关POWERKP0WER2和频谱分析模块上的开关POWER1.P0WER2,对应的发光二极管LEDOkLED02发光,各模块开始工作。注意，此处只是验证通电是否成功，在实验屮均是先连线，后打开电源做实验，不要带电连线。3.用连接线连接信号源模

10、块中信号输出点“32KHz止弦波”及频谱分析模块中“信号输入点”，调节输入增益调节电位器P01调节输入增益，使输入信号的“峰峰值测试点”为3V左右。4.设置拨码开关SWO1进行选择低通滤波的通道（拨码开关有4位，1000,0100,0010,0001分别对应最高截止频率为IK,10K,100K,1M的低通滤波器）,此时可拨为0010。5.设置拨码开关SW02,选择合适的采样频率。拨码开关的状态与其对应的采样频率如表5-1所示。例如：如果输入32K正弦信号，根据奈氏定理，采样频率不能低于64K。由表3-1可查得，应该采用112K的采

11、样频率，即SW02拨码开关应该设宜在0110状态。如果输入32K方波，由于其谐波成分比鮫多，在选择采样频率时，则要根据其7次谐波或9次谐波（或更高）的频率（分别是224K和288K）作为采样频率的选择参考频率。由表3-1可查得，可采用1120K的釆