信號(hào)波形合成電路研究報(bào)告ti杯電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽

1、1信號(hào)波形合成實(shí)驗(yàn)信號(hào)波形合成實(shí)驗(yàn)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(guò)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(jìn)行移相、疊加，最終得到一個(gè)近似方波信號(hào)。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(shí)現(xiàn)，分頻性能突出；濾波模塊采用集成運(yùn)放OP07CP，選頻性能良好；同時(shí)使用有源RC移相電路，實(shí)現(xiàn)信

2、號(hào)的相位調(diào)節(jié)；疊加之前，為了使產(chǎn)生的信號(hào)波形無(wú)明顯失真，利用單片機(jī)對(duì)各個(gè)正弦信號(hào)的幅度進(jìn)行測(cè)量和數(shù)字顯示，三種正弦信號(hào)的幅度峰峰值分別為6V、2V和1.2V，經(jīng)測(cè)試，電路大部分指標(biāo)能夠達(dá)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(hào)都是由各種不同頻率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。對(duì)周期信號(hào)由它的傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)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(jí)數(shù)展開(kāi)為

3、：）5sin513sin31sin（π4)(??????tttUdtf???通過(guò)一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)可以將信號(hào)所包含的某一頻率成份提取出來(lái)。將被測(cè)方波信號(hào)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(shí)驗(yàn)所用的信號(hào)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(wú)輸出信號(hào)，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(jí)數(shù)展開(kāi)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(gè)信號(hào)輸入端進(jìn)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(wú)源RC低通濾波器。但是其工作頻率隨負(fù)載變化波動(dòng)較大方案二：采用四階巴特沃斯帶通濾波器。這是最常見(jiàn)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(jiǎn)單易操作。綜和比較后，選擇方案二。3.電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)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(dòng)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(duì)電容充電，當(dāng)Uc大于0.66VCC時(shí)，電容通過(guò)

6、RV1放電，充放電時(shí)間同為T(mén)w=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(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)比較理想。分別實(shí)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(jì)軟件F