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“信号与系统实验装置”的优化设计

周明珠  
【摘要】:本课题的任务是对合作开发项目“信号与系统实验装置”的第一期设计进行优化设计和实现。该合作项目是许昌瑞新教仪有限公司委托我校开发。 项目旨在开发一个配合本专科院校所开设的“信号与系统”课程的实验装置,所开设的实验应与课程密切结合,能够覆盖课程的知识要点并帮助学生理解课程内容。并且硬件电路尽量简洁、布局合理、可靠性和稳定性强。为了减少学生实验时所用的仪器,本装置将所需要的仪器尽量内含于装置本身。 项目设计和优化过程中参考了高校从事信号与系统课程实验教学的教师通过长期的教学实践摸索提出的意见,同时比较了市场上已有产品的优缺点,方案设计时吸取了其他产品的长处,总体采用模块化结构实现系统功能。 实验装置的原设计包括信号源、测量仪、实验电路三部分,本课题的任务是对各部分进行优化设计。信号源部分由函数信号发生器和扫频信号源构成。测量仪器包括频率计和真有效值交流毫伏表。实验电路部分根据具体的实验设计电路。 优化后实验装置的信号源部分采用数字直接频率合成技术DDS(Direct Digital Synthesizer),以全数字结构实现。考虑到采用FPGA芯片可以集成多个功能模块,本设计将函数信号发生器和扫频信号源、频率计集成在同一个FPGA芯片中,该芯片同时集成了键盘、数码显示接口模块。根据知识点覆盖的要求,本设计为装置增加了四个实验。 经过优化后的实验装置所用电路的数量得以减少、测量仪和信号源的精度有所提高、电路板尺寸减小、实验数量增加,实验装置的整体性能得到大大提高。


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