信號波形合成電路研究報告ti杯電子設(shè)計競賽

1、1信號波形合成實驗信號波形合成實驗摘要摘要：本系統(tǒng)利用方波產(chǎn)生電路，產(chǎn)生頻率為300KHz的方波，經(jīng)過分頻、濾波處理，得到10KHz、30KHz、50KHz三種正弦波并分別作為基波，三次諧波、五次諧波進行移相、疊加，最終得到一個近似方波信號。該系統(tǒng)主要模塊為：方波產(chǎn)生模塊，分頻模塊，濾波模塊，移相模塊和疊加模塊。其中分頻功能是利用DEO板實現(xiàn)，分頻性能突出；濾波模塊采用集成運放OP07CP，選頻性能良好；同時使用有源RC移相電路，實現(xiàn)信

2、號的相位調(diào)節(jié)；疊加之前，為了使產(chǎn)生的信號波形無明顯失真，利用單片機對各個正弦信號的幅度進行測量和數(shù)字顯示，三種正弦信號的幅度峰峰值分別為6V、2V和1.2V，經(jīng)測試，電路大部分指標能夠達到題目要求。關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：振蕩方波分頻濾波移相1.理論分析理論分析理論上，任何信號都是由各種不同頻率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。對周期信號由它的傅里葉級數(shù)展開式可知，各次諧波為基波頻率的整數(shù)倍。1.11.1方波的產(chǎn)生方波的產(chǎn)生方波按傅里葉級數(shù)展開為

3、：）5sin513sin31sin（π4)(??????tttUdtf???通過一個選頻網(wǎng)絡(luò)可以將信號所包含的某一頻率成份提取出來。將被測方波信號分別加到其基波和各次奇諧波頻率的一系列有源帶通濾波器電路上。從每一有源帶通濾波器的輸出端可以用示波器觀察到相應(yīng)頻率的正弦波。本實驗所用的信號是300KHz的方波，而用作選頻網(wǎng)絡(luò)的3種帶通濾波器的輸出頻率分別是10KHz、30KHz、50KHz。在理想情況下，偶次諧波應(yīng)該無輸出信號，始終為零電。

4、理想情況下奇次諧波中一、三、五次諧波的幅度比應(yīng)為1：13：15。1.21.2三角波的產(chǎn)生三角波的產(chǎn)生三角波按傅里葉級數(shù)展開為：)5sin513sin31(sin8)(222??????tttUdtf????由此可知，將移相之后正弦波的幅值調(diào)整為1：19：25，其中，三次諧波的相位與基波、五次諧波相差180度。將所得正弦波送到加法器三個信號輸入端進行疊加，即可得到所需三角波。3為得到較為穩(wěn)定的三種方波，選用方案二。2.42.4濾波電路方案

5、濾波電路方案方案一：采用無源RC低通濾波器。但是其工作頻率隨負載變化波動較大方案二：采用四階巴特沃斯帶通濾波器。這是最常見的濾波電路，該濾波器的幅頻響應(yīng)在通帶中具有最大平坦度，且電路簡單易操作。綜和比較后，選擇方案二。3.電路設(shè)計電路設(shè)計3.13.1方波產(chǎn)生方波產(chǎn)生利用ne555產(chǎn)生300khz方波，加上反相器減少波動輸出，555電路如下.圖3.1方波產(chǎn)生電路電路接通后，電源經(jīng)R1與RV1對電容充電，當(dāng)Uc大于0.66VCC時，電容通過

6、RV1放電，充放電時間同為Tw=0.683（R1RV1）C1，則T=2Tw，且占空比為50%，要產(chǎn)生300KHz方波，使用200pF電容，經(jīng)計算電阻約需120K，用100K加30K可調(diào)電阻調(diào)整頻率到300KHz。3.23.2分頻分頻為了使300KHz的方波分頻后得到較為穩(wěn)定的三種方波，利用FPGA來實現(xiàn)比較理想。分別實現(xiàn)6分頻，10分頻和30分頻，即得50KHz，30KHz，10KHz。3.33.3濾波濾波根據(jù)TI公司的濾波器設(shè)計軟件F