信号波形合成实验电路

信号波形合成实验电路+电路图信号波形合成实验电路+电路图第一章技术指标1 系统功能要求2 系统结构要求第二章整体方案设计1 方案设计2 整体方案第三章单元电路设计1 方波振荡器2 分频电路设计3 滤波电路设计4 移相电路设计5加法电路设计6整体电路图第四章测试与调整1 分频电路调测2 滤波电路调测3 移相电路调测4加法电路调测5整体指标测试第五章设计小结1 设计任务完成情况2 问题与改进3 心得体会第一章技术指标1 系统功能要求1.1 基本要求(1)方波振荡器的信号经分频滤波处理，同时产生频率为10kHz和30kHz 的正弦波信号，这两种信号应具有确定的相位关系；(2)产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分别为6V和2V；(3)制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路，将产生的10kH和 30kHz正弦波信号，作为基波和3次谐波，合成一个近似方波，波形幅度为5V，合成波形的形状如图1所示。

图1 利用基波和3次谐波合成的近似方波1.2 发挥部分再产生50kHz的正弦信号作为5次谐波，参与信号合成，使合成的波形更接近于方波。

2 系统结构要求2.1 方波振荡器：产生一个合适频率的方波，本实验中选择6MHz；2.2 分频器：将6MHz方波分频出10kHz、30kHz和50kHz的方波；2.3 滤波器：设计中心频率为10kHz、30kHz、50kHz三个滤波电路，产生相应频率的正弦波；2.4 移相器：调节三路正弦信号的相位；2.5 加法器：将10kHz、30kHz和50kHz三路波形通过加法电路合成，最终波形如图2。

2.6该系统整体结构如图3图2 基波、三次谐波和五次谐波合成的方波图3 电路示意图第二章整体方案设计1 方案设计1.1理论分析周期性函数的傅里叶分解就是将周期性函数展开成直流分量、基波和所有n阶谐波的迭加。

数学上可以证明方波可表示为：（1）其中A=4h/ ，h为方波信号峰值。

已知基波峰峰值要求为6V，故A=3 ，所以3次谐波对应的幅值为1V，5次谐波对应的幅值为0.6V。

波形产生电路实验报告一、实验目的本实验旨在探究波形产生电路的基本原理和实现方法，并通过实验操作，了解不同电路参数对波形产生的影响。

二、实验器材1.示波器2.函数信号发生器3.电阻、电容等元器件4.万用表三、实验原理1.基本原理：波形产生电路是指能够产生各种规定形状的周期性信号的电路。

其中，常见的信号有正弦波、方波、三角波等。

2.具体实现：通过改变元器件参数或改变连接方式，可以得到不同形状和频率的周期性信号。

例如，正弦波可以通过RC滤波电路产生；方波可以通过比较器电路和反相放大器电路产生；三角波可以通过积分放大器电路和反相放大器电路产生。

四、实验步骤及结果分析1.正弦波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至RC滤波电路输入端；（2）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（3）调节RC滤波电路中的R值和C值，观察示波器上输出的正弦波形状，并记录下所使用的元器件参数；（4）重复以上步骤，改变RC电路中的R和C值，观察输出波形的变化情况。

实验结果：通过调节RC电路中的R和C值，可以得到不同频率和振幅的正弦波。

2.方波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至比较器电路输入端；（2）设置比较器电路阈值电压为0V；（3）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（4）观察示波器上输出的方波形状，并记录下所使用的元器件参数；（5）重复以上步骤，改变比较器电路阈值电压和函数信号发生器输出频率，观察输出波形的变化情况。

实验结果：通过调节比较器电路阈值电压和函数信号发生器输出频率，可以得到不同占空比和频率的方波。

3.三角波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至积分放大器电路输入端；（2）将积分放大器电路输出连接至反相放大器输入端；（3）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（4）观察示波器上输出的三角波形状，并记录下所使用的元器件参数；（5）重复以上步骤，改变积分放大器电路中的R和C值，观察输出波形的变化情况。

波形发生电路实验报告总结[object Object]本次实验主要目的是研究和掌握波形发生电路的基本原理和调节方法。

通过实验，我对波形发生电路的工作原理和参数调节有了更深入的了解。

在实验中，我们使用了两种常见的波形发生电路：多谐振荡电路和综合波形电路。

通过对多谐振荡电路的实验，我了解到多谐振荡电路是通过反馈网络产生多个频率的正弦波信号。

我们使用了电容、电感和电阻来构建反馈网络，并通过调节这些元件的数值来控制输出信号的频率和幅值。

实验中，我观察到当调节电容和电感的数值时，输出信号的频率和幅值会产生相应的变化。

这说明了通过调节反馈网络的元件数值可以实现对波形发生电路输出信号的调节。

在综合波形电路的实验中，我了解到综合波形电路可以通过适当的组合和调节，产生各种复杂的波形信号，如方波、三角波和锯齿波等。

我们通过将多个正弦波信号相加，并调节它们的幅值和相位差，可以合成出所需的复杂波形信号。

实验中，我观察到当改变正弦波信号的幅值和相位差时，输出信号的波形会发生相应的变化。

这说明了通过合成和调节多个正弦波信号可以实现对综合波形电路输出信号的调节。

通过本次实验，我不仅学习到了波形发生电路的工作原理和调节方法，还掌握了使用示波器进行波形观测和测量的基本技巧。

在实验中，我通过示波器对实验电路的输入和输出信号进行了观测和测量，并记录了相应的数据。

这对于分析实验结果和验证实验原理起到了重要的作用。

总体而言，本次实验使我对波形发生电路有了更深入的了解。

通过实验，我熟悉了波形发生电路的工作原理和调节方法，并学会了使用示波器进行波形观测和测量。

这对于我今后的学习和研究工作都具有重要的意义。

摘要：信号波形合成实验电路主要由120KHz的方波发生电路、分频电路、滤波电路、调理电路、加法电路等模块组成。

120KHz的方波信号通过30分频、10分频、6分频产生4KHz、12KHz、20KHz的方波信号。

经滤波电路和调理电路得到正弦波信号，通过加法电路将信号合成近似方波信号。

关键词：信号波形合成；30分频；10分频；6分频一、方案比较与论证（一）、项目总体方案分析（二）1．方波信号产生电路方案一：用555定时器接成的多谐振荡器，能使产生的方波占空比可调，即高电平持续时间与低电平持续时间的比值可调；占空比10％～90％。

产生频率约为1.5KHZ的矩形波，矩形的电压峰峰值为电源电压+5V。

该频率难达到150KHz。

方案二：用TLC083芯片，它是一种迟滞比较器，具有开环特性，压摆率可达到19V/us,带宽10MHz。

通过以上比较分析，我们选用方案二。

2．分频器:方案一：采用可编程逻辑控制器方案二：采用74LS161对120KHZ的方波信号进行分频可得占空比为50%的12K.20KHZ的信号，它的电路构成比较简单，成本较低3．滤波电路方案一：采用RC滤波电路，由于电阻R与频率变化无关，RC低通滤波器在器件选材方面要简单，但不适合大功率输出，仅可作为弱信号处理与微小功率应用。

方案二：采用TLC04芯片，四阶低通滤波器。

TLC04的截止频率的稳定性只与时钟频率稳定性相关，截止频率时钟可调，其时钟一截止频率比为50：1，因而设计截止频率为1/1.69×RF1×CF1×50=251.8Hz，满足了振动时效和振动焊接工艺的要求。

通过以上方案比较，我们选用方案二。

4．调整电路方案一：同相比例运算电路，它是深度电压串联负反馈电路，调节反馈电阻和反相输入电阻比值可调节比例系数，且比例系数大于或等于一方案二：反相比例运算电路，它是深度电压并联负反馈电路，可作为反相放大器，调节反馈电阻和反相输入电阻比值即可调节比例系数，比例系数既可大于一也可小于一，但它不可去处直流分量方案三：在反相比例运算电路的基础上将反相比例运算电路的正向输入端电阻改成可调电阻，并在可调电阻的另两端接上+、-5V 。

信号波形合成实验电路摘要：本文介绍了一个信号波形合成的电路方案。

该电路能产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波和三角波。

该电路用运放构成的迟滞比较器并结合RC震荡电路产生了方波，产生的方波再经滤波电路进行分频产生出不同频率的正弦波，这些不同频率的正弦波经移相电路形成不同相位的正弦波，再经由运放构成的加法器电路最终产生合成信号。

此外，该电路还以LM3s811为主控制器对产生的信号的幅度和频率进行测量和数字显示。

所有指标都达到题目要求。

关键词：方波电路分频与滤波移相电路加法器电路Abstract：This article describes a signal waveform synthesis circuit scheme. The circuit can produce several different frequency sinusoidal signal, and these signals and then to an approximate square wave synthesis and other signals. The circuit amplifier consisting of comparator with hysteresis RC oscillation circuit produced a square wave, square wave generated by the filter circuit for frequency division produces different frequency sine wave, these different frequency sine wave and then via the formation phase-shift circuit different phase sine wave, then through the amplifier consisting of Adder the resulting composite signal. In addition, this circuit is also the main controller LM3s811 circuit on the amplitude of the signal measurement and digital display. All indicators have reached the required title.Key words:：The shock wave circuit, frequency division and filtration, phase-shifting circuit, adder circuit一、作品简介根据题目要求，此波形发生器的设计主要包括四个部分：方波振荡电路、分频与滤波电路、移相电路、加法器电路。

信号波形合成实验电路（C题）参赛队学校：武汉工业职业技术学院参赛队号： 327001参赛队员：吴思超周杰何远健信号波形合成实验电路（C题）摘要：随着电子技术的发展，电子系统对信号波形的合成要求更高。

本信号波形合成实验电路由555多谐振荡电路输出一个方波，然后对方波信号进行分频和滤波分别得到10kHz、30kHz、和50kHz频率的正弦波信号，最后经过信号放大移相电路和信号加法合成电路得到一个近似的方波和三角波，用单片机控制模块控制经AD转换输出正弦信号的幅值、经LCD液晶数字的显示幅值以及键盘输入的选频电路。

本系统具有结构紧凑，电路简单，涉及的知识范围广、功能强大、可扩展性强等优点。

关键字:555振荡信号；滤波分频；移相；加法合成一．系统方案1．方案论证与选择（1）方波发生电路方案方案一：采用分立元件实现非稳态的多谐振振荡器，然后根据需要加入积分电路等构成正弦、矩形、三角等波形发生器。

这种信号发生器输出频率范围窄，而且电路参数设定较繁琐，其频率大小的测量往往需要通过硬件电路的切换来实现，操作不方便。

方案二：采用555振荡电路或函数信号发生器ICL8038集成模拟芯片，它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。

不用依靠单片机，用滑动变阻器调节频率，电路简单。

其缺点是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，所以要有滤波电路。

根据题意，本系统需要一个300kHz的方波，所以选择方案二，用555振荡电路产生一个方波。

（2）滤波方案方案一：采用实时DSP数字滤波技术，数字信号灵活性大，可以在不增加硬件成本的基础上对信号进行有效的滤波，但要进行滤波，需要A/D、D/A既有较高的转换速率，处理器具有较高的运算速度，成本高。

方案二：以集成运放为核心的有源滤波电路，结构简单，所需元件少，成本低，且电路输入阻抗高、输出阻抗低，并有专门的设计软件。

所以根据实际情况，选择方案二作为系统的滤波方案。

（3）幅值检测与显示方案通过单片机系统的键盘输入控制选频，选择检测信号的输入，通过TLC549将采集的模拟信号转化为数字信号幅值，从而通过液晶显示器显示出来。

信号波形发生与合成实验报告电子电路综合实验实验报告题目：信号波形发生与合成班级：20130821学号：2013082117姓名：肖珩成绩：日期：2015年3月17日一、摘要实验采用纯硬件电路设计形式完成实验任务，实现实验功能。

首先用带限幅器滞回比较器和RC充放电回路构成的方波发生电路产生频率为1KHZ的方波信号。

作为一个信号源，需要低阻抗输出，因此在方波发生器之后连接一个射随电路。

信号经两路不同频率有源滤波处理，同时产生频率为1kHz和3kHz的正弦波信号。

其中基波产生采用低通滤波器，三次谐波产生采用带通滤波器。

为了将基波和三次谐波叠加之后最终恢复出近似方波信号，因此需要根据滤波分频电路输出的基波和三次谐波的延时，设计移相电路，其设计采用全通滤波器原理。

最后运用反相加法器将基波和三次谐波信号叠加，从而完成设计要求。

实现功能：设计一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波信号。

方案特点：电路为纯硬件电路，采用运算放大器TL081，原理图简单易懂，硬件调试容易，部分实现功能明确且输出可测，有助于电路问题检测。

二、设计任务2.1 设计选题选题十四：信号波形发生与合成2.2 设计任务要求图1系统框图1）矩形波发生电路产生1kHz的方波（50%占空比），频率误差小于5%，方波波形幅度峰峰值为10V，幅度误差小于5%，且输出阻抗r=50 Ω;o2）基波频率为1kHz，设计的低通滤波器要求-3dB带宽为1kHz，带外衰减≥-40dB/十倍频程下降，产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值为12V，幅度误差小于5%；3）三次谐波频率为3kHz，设计的带通滤波器要求中心频率为3kHz，-3dB带宽小于500Hz，带外衰减≥-40dB/十倍频程下降，产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值为4V，幅度误差小于5%；4）设计移相电路，完成对基波正弦信号的移相，使移相后的基波和三次谐波的波形如图2所示，要求移相电路的增益为1，增益误差≤5%；图2 移相后的基波和三次谐波波形5）设计加法器，将移相器输出的基波与三次谐波相加，合成近似正弦波，波形幅度峰峰值为10V，误差不大于0.5V，合成波形的形状如图3所示。

简易波形合成电路的设计与实现李灿，王成跃，杨卫南京医科大学生物医学工程系,南京210029摘要本文主要设计一个能够合成指定波形的信号波形发生电路，该电路基于傅里叶合成，能够产生不同频率的正弦信号，将这些信号处理后送入加法电路可合成所需信号，主要由方波产生模块产生方波，分频与滤波模块对所得方波分频并滤成正弦波，放大模块对所得正弦波幅值进行放大，移相模块调整各频率正弦波相位，信号合成模块合成所需波形。

关键词：波形合成；分频滤波；移相The Design and Implementation of Simple Waveform Synthesis Circuit Li Can, WangChengyue, Yang Wei,Zhu Songsheng,Wang Wei*Department ofBiomedical Engineering, NanjingMedicalUniversity,Nanjing210029,China Abstract This paper mainly designs a signal waveform generating circuit that can synthesize designated waveform.Based on Fourier, it can produce various frequency sine signals. After processing, these sine signals can be synthesized designatedsignal through addition circuit. Among the circuit,the square wavegenerating module produces square-wave, and thesquare-wave is divided frequency and filtered into sine wave though frequency separating and filtering modules. After that, the amplifier module magnify the amplitude of the sine wave obtained. Then p hase shifting module adjusts the amplification of each frequency sine wave. Finally the signal waveform synthesis module synthesizes designated waveform with processed sine waves. Keywords waveform synthesis,frequency separating and filtering, phase shifting filter display1引言在电子测仪器中．信号发生器有着非常重要的地位。

摘要:本设计采用TI公司的NE555组成方波振荡电路产生10KHz的方波，将此方波分别经过中心频率分别为10K、30K及50K的有源带通滤波器实现分频与滤波，产生与各中心频率相同的正弦波。

再经过移相电路与加法电路，最终合成近似方波和满足一定相位关系的三角波。

关键字：方波振荡电路，分频与滤波，移相，加法电路，三角波Abstract：This design uses TI Corporation's NE555 composition square-wave oscillating circuit to have the 10KHz square-wave, this square-wave respectively after the center frequency respectively is 10K, 30K and the 50K active bandpass filter realizes the frequency division and the filter, produces with the various center frequency same sine wave. Again after the shift circuit and the adding circuit, synthesizes the approximate square-wave finally and satisfies certain phase relation the triangular wave.Key words：Square-wave oscillator, frequency and filter, phase-shift circuit, addition, triangular wave一、方案设计与原理框图1.方案设计目标1）基本要求由方波振荡器产生频率为10KHz的方波；经分频与滤波，同时产生频率为10KHz和30KHZ的正弦波；经移相相加合成一个近似方波。

信号波形合成实验电路信号波形合成实验电路是一种能够生成并合成不同信号波形的电路，它通常由一些基本元件组成，如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。

下面我们将详细介绍一种简单的信号波形合成实验电路。

一、实验电路的设计1.设计目标该实验电路的设计目标是生成并合成两种不同信号波形，即正弦波和方波。

通过对这两种波形的合成，可以观察到不同信号波形之间的叠加效果。

2.电路设计为了实现上述目标，我们需要以下主要元件：信号发生器、比较器、RC 滤波器、示波器和负载。

（1）信号发生器：为了生成正弦波和方波，我们采用两个独立的信号发生器，其中一个用于生成正弦波，另一个用于生成方波。

（2）比较器：比较器的作用是将两个信号波形进行比较，从而产生一个新的波形。

在这里，我们将使用一个运算放大器作为比较器。

（3）RC滤波器：由于我们希望在负载上得到干净的波形，因此需要使用RC滤波器对信号进行滤波处理。

（4）示波器：示波器的作用是显示合成后的波形。

（5）负载：负载的作用是吸收合成的波形并转换为其他形式的能量。

3.电路连接将两个信号发生器输出端分别接入比较器的两个输入端，将比较器的输出端接入RC滤波器的输入端，将RC滤波器的输出端接入示波器的输入端，最后将负载接入示波器的输出端。

二、实验电路的工作原理4.信号发生器信号发生器是一种能够产生不同波形（如正弦波、方波等）的电路。

在这里，我们采用两个独立的信号发生器，一个用于生成正弦波，另一个用于生成方波。

5.比较器比较器的作用是比较两个信号波形，产生一个新的波形。

在这里，我们将使用一个运算放大器作为比较器，将两个信号波形进行比较，从而产生一个新的波形。

6.RC滤波器RC滤波器是一种常见的滤波器，它由电阻和电容组成。

在这里，我们使用RC滤波器对信号进行滤波处理，从而在负载上得到干净的波形。

7.示波器示波器是一种用来显示波形的电子仪器。

在这里，我们将示波器的输入端接入合成后的波形，以便观察和记录合成后的波形。

信号波形合成实验电路设计指导老师：邵建设队员及年级：方辉（08级），卫鹏（08级），谭诗梦（08级）学校及院系：黄冈师范学院物理科学与技术学院摘要：本设计通过产生不同频率和幅值的正弦信号，并将这些信号合成为近似的方波和三角波，构成了信号波形合成实验电路。

本系统主要由8个部分构成：由MAX038构成的方波振荡电路；主要由集成计数器74LS90和作为D触发器的CD4013构成的分频电路；使用OPA842构成的窄带通滤波电路；由双运放构成的移相电路；加法器合成电路；三角波合成电路；使用AD637构成的真有效值检测电路；单片机控制电路。

在本设计中，方波振荡电路可产生不同频率的方波，经过分频电路和隔直电容以后成为双极性方波。

再经过滤波和放大以后得到了所需的各次谐波，其经过移相电路之后初相位相同，即可通过加法器合成为近似的方波和三角波。

各次谐波有效值可检测并由单片机控制对幅度进行显示。

系统工作稳定，基本达到了题目的所有要求。

关键字：方波振荡电路；分频；移相；真有效值；信号合成。

一、方案设计与论证1.1 方案设计1.1.1 方波振荡电路设计方案方案一：用555定时器构成的多谐振荡器产生单极性方波（脉冲）。

可将电路设计为占空比为50%的单极性方波，该电路灵活方便，低功耗，输入阻抗高，输出驱动电流大。

但其回差电压过大，产生波形的频率不够精确，易失真。

故不采用此方案。

方案二：用信号源产生双极性方波。

采用低温漂、低失真、高线性单片压控函数发生器集成电路MAX038设计，能精密地产生三角波、方波、正弦波信号；频率范围从0．1Hz～20MHz，最高可达40MHz；占空比调节范围宽，最大调节范围10％～90％，利用控制端FADJ、DADJ实现频率微调和占空比调节，互不影响；波形失真小，占空比调节时非线性度低于2％。

从频率范围，频率精确度，对芯片及波形的控制性能，都能达到要求。

故采用此方案。

1.1.2 分频电路设计方案方案一：利用数字电路设计分频电路。

设计报信号波形合成实验电路2016-1-17设计报告信号波形合成实验电路摘要：利用NE555产生10kHz的基准方波信号，用CPLD EPM1270对方波信号进行分频，分别产生10KHZ,30KHz,50KHz 的方波信号，以及500KHz ,1.5MHz的时钟信号（用于巴特沃斯低通滤波器的时钟信号），并完成数据转换控制及LCD显示驱动；用TI的TLC04ID四阶巴特沃斯低通滤波器对10KHz,30KHz方波进行低通滤波，产生相应的正弦波信号，而50KHz的正弦波信号，用二阶有源带通滤波器对50KHz的方波进行处理来获得；采用有源RC网络对正弦波进行移相，调整电阻R可实现对10KHZ，30KHz，50KHz的正弦波信号约101度范围的移相；采用运放求和电路对10KHZ，30KHz，50KHz的正弦波信号进行相加，实现近似方波、三角波的合成。

另外，用AD563将正弦交流电压转换成直流电压，用TI的ADC TLC549进行电压幅度检测，测量误差在5%以内。

完成了该题目的基本要求和发挥部分的全部内容。

共用TI公司五种IC。

关键词：波形合成滤波器移相网络电压测量一、系统方案论证根据题目要求，设计制作一个电路，将产生的频率为6MHz方波信号，经分频滤波后得到10KHz、30KHz、50KHz频率的正弦信号，然后将这些信号再合成为近似方波信号和近似三角波信号，并制作数字显示电表，检测并显示各正弦波信号的幅值。

1. 方波振荡器方案比较方案1: 555电路产生方波信号方案2:运放电路产生方波信号方案3:用门电路及石英晶体产生方波信号。

其中，方案1、2所产生的方波信号频率不高，频率稳定性较差，而方案3产生的方波信号频率稳定度高，也可产生较高频率（MHz以上）信号，故采用方案3产生方波信号。

2. 分频电路方案比较方案1:采用选频电路提取方波的谐波信号，分别得到基波、三次谐波和五次谐波频率信号。

缺点：对选频电路的指标要求高，电路不易实现，得到的谐波信号也不稳定。

信号波形合成实验电路之马矢奏春创作摘要：本设计包括方波振荡电路,分频电路,滤波电路,移相电路,加法电路,丈量显示电路.题目要求对点频率的各参数处置,制作一个由移相器和加法器构成的电路,将发生的10KHz 和30KHz 正弦信号作为基波和三次谐波,合成一个波形幅度为5V、近似于方波的波形.振荡电路采纳晶振自振荡并与74LS04 结合,发生6MHz 的方波源.分频电路采纳74HC164与74HC74分频出固定频率的方波,作为波形合成的基础.滤波采纳TI公司的运放LC084,分别设置各波形的滤波电路.移相电路主要处置在滤波过程中相位的偏差,防止对波形的合成结果造成影响.关键词：方波振荡电路分频与滤波移相电路加法器Experimental waveform synthesis circuit Abstract：The design consists of a square wave oscillator circuit, divider circuit, filtercircuit, phase shift circuits, addition circuits, measurement display circuit. Subject ofthe request of the point frequency of the various parameters of processing, productionof a phase shifter circuit consisting of adders, will have the 10KHzand 30KHzsinusoidal signal as the fundamental and third harmonic, synthesis of a waveamplitude 5V, similar to square wave waveform. Since the oscillating crystaloscillation circuit combined with the 74LS04 to produce a square wave source 6MHz.Frequency circuit74HC164 and the 74HC74 divider out of a fixed frequency squarewave, as a basis for waveform synthesis. Filtering using TI's op LC084, respectively,set the waveform of the filter circuit. Phase-shifting circuit in the main processingphase in the filtering process deviations, to avoid prejudicing the outcome of thewaveform synthesis. Keywords：Square-wave oscillator circuit Frequency and filter Phase-shiftingcircuit1.课题技术指标1.1 基本要求对一个特定频率的方波进行变换并发生多个分歧频率的正弦信号,再将这些正弦信号合成为近似方波.设计制作一个特定频率的方波发生器,并在这个方波上进行需要的信号转换,分别发生10KHz、30KHz和50KHz的正弦波,然后对这三个正弦波进行频率合成,合成后发生目标信号为10KHz近似方波(如下图).1.2 附加要求利用方波发生器进行信号转换后的10KHz、30KHz和50KHz的正弦波进行频率合成,合成后发生目标信号为10KHz近似三角波.2.系统设计2.1 设计任务设计制作一个电路,能够发生多个分歧频率的正弦信号,并将这些信号再合成为近似方波和其他信号.电路示意图如图1 所示：2.2 系统框图3.1 信号发生器电路方案一：数控振荡器（NCO）发生时间离散和幅度离散的正弦信号和余弦信号,在模拟调制中,利用NCO 可以直接发生调频信号（FM）,虽然结合FPGA 可以完成调频信号的输出,可是数控振荡器（NCO）的平台搭建需要时间.方案二：采纳非门与晶振组合成形成正反馈电路发生正反振荡,其中采纳的6MHZ 的晶振是起滤波作用.只有6MHZ 频率的脉冲信号容易通过该正反馈电路,其它频率的信号被抑制.故电路暗示为只有6MHZ 的方波信号.该电路输出稳定,容易搭建.方案三：锁相环CD4046.CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路,具有电源电压范围宽（为3V－18V）,输入阻抗高(约100MΩ),静态功耗小的特点.发生的方波信号频率满足设计需要,而且波形理想.故本设计采纳该方法实现方波振荡电路.综上,选取方案二.方案一：采纳单片机与FPGA 结合,省去许多分立的逻辑集成电路,使电路的集成性和可靠性年夜年夜提高.另编程简单容易实现,且容易实现并可以发生固定频率的波形,并省去分频电路,是电路简化.可是FPGA 平台的搭建占用时间太长,晦气于实现.方案二：分频电路采纳逻辑元件74164、7474、7404搭建而成.电路如下图所示：振荡电路所发生的频率为6MHz 的方波送到74164构成10分频电路,输出频率为600KHz 的方波.频率为600KHz 的方波再经74164构成10 分频,输出频率为60KHz、占空比50%的方波.频率为600KHz 的方波再经7416412分频,获得频率为50KHz、占空比50%的方波.同时60KHz 的方波经过7474二分频输出30kHz、占空比50%的方波.60KHz再经74164六分频获得10KHz 的信号分频电路如下图所示.采纳方案二.方案一：采纳LC 或RC 无源滤波,电路图如图6 所示,电路简单,参数易于计算.但滤波效果差,而本题目只要给指定频率的波形滤波,而且达不到题设要求.可以根据中心频率公式：来匹配R、C 的参数.图6 无源RC 低通滤波器方案二：采纳TI 公司提供的TLC084运算放年夜器,搭建一个带通有源滤波器电路图如图7 所示采纳方案二.信号经滤波后获得完整的正弦波.调幅电路采纳运放组成的反相输入比例放年夜器.电路如下图11 所示.比例放年夜器的主要作用是调节基波、3 次波和5 次波的峰峰值.相关环节电路原理相同.为了发生包括10kHz 为基波、30kHz 为3 次波和50kHz 为5 次波合成一个近似方波,采纳运放组成的信号调幅、叠加电路.波形幅度为5V,调幅、加法电路如下图所示.调幅、加法电路当R = 2 R = 3 R = F R 时,就是三个信号的叠加.对与合成方波,加法起的运算为对与合成三角波,加法起的运算为为了获得三角波,需要把30kHz 的3 次波和50kHz 的5 次波进行反相.反相器用运放组成的反相端输入的1：1 比例放年夜器来实现.采纳TL084运算放年夜器搭建一个反相电路如下图经过方案比力与论证,最终确定的系统组成框图如图16 所示.其中利用晶振、74LS04 发生振荡方波,74LS390 和CD4566 进行分频,获得题目中所要求的各频率信号.滤波器电路分别对10K、30K、50K 设计相应的参数电路,利用TL084搭建有源滤波器.整体电路见附录1.5. 系统测试结果5.1、测试仪器与设备表4.1.1 测试用仪器与设备仪器名称型号数量双通道数字示波器DS1022C1合成信号发生器NDY-EE14101数字万用表TY3601直流稳压电源DF1731SC2A1计算机联想PC 机15.2、系统试验结果5.2.2 基波10KHz、丈量峰峰值6±0.01V 实测波形图19 基波10KHz、丈量峰峰值6±0.01V 实测波形195.2.3 三次波30KHz、丈量峰峰值2±0.01V 实测波形如图20图20 三次波30KHz、丈量峰峰值2±0.01V 实测波形5.2.4 五次波50KHz、丈量峰峰值1.2±0.03V 实测波形如图21图21 五次波50KHz、丈量峰峰值1.2±0.03V 实测波形5.2.5 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值2V 叠加后实测波形如图22图22 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值2V 叠加后实测波形5.2.5 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值2V 及五次波50KHz、丈量峰峰值1.2V 叠加后实测波形图23 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值2V 及五次波50KHz、丈量峰峰值1.2V 叠加后实测波形相减及五次波50KHz、丈量峰峰值0.24V 叠加后实测波形.相减及五次波50KHz、丈量峰峰值0.24V 叠加后实测波形.经过测试分析测试基本都到达了要求,10K与30K的分频滤波比力理想但也存在一些误差如频率不是很稳定振幅不够精确等尤其是在多阶滤波部份存在许多干扰在硬件搭接时要尽量减少信号成份电路导线的介入这样会是波形发生衰减方便于后续部份的测试.在这个部份如果采纳集成芯片会年夜年夜降低误差提高精准度与稳定性.为了增强可调性最好采纳滑动变阻器与可调电阻.运放TL0842只计数器741644只反相器74041只触发器74741只硅晶体6MHz1只电位器51k6只导线若干电阻若干双通道数字示波器DS1022C1合成信号发生器NDY-EE14101数字万用表TY3601直流稳压电源DF1731SC2A1计算机联想PC 机1第一次做控制类型的题目开始着手时没有头绪很年夜一部份需要从网上获取资料从同学那里也获得了很多的帮手.在确定了各个模块的电路设计后调试的过程中又遇到了很多麻烦波形的幅值不够频率不稳定等.从后来的测试中总结了很多经验.本次设计的信号波形合成实验电路完成了基本部份和发挥部份的要求.本设计主要让我们掌握了信号发生电路的设计方法掌握了信号合成电路的设计方法.固然调试的时候也是一个重点让我们收获很多这其中就分硬件和软件两部份硬件需要我们注意电路设计问题对电路进行不竭地调试与改进.软件调试方面这其中包括法式的编写检验.所以一次好的设计不单要学习基础知识而且要注意各方面的细节.这次设计使我们各方面都获得了一定的熬炼.参考文献：4．高吉祥,黄智伟,丁文霞. 数字电子技术[M]. 北京：电子工业出书社,2003年,第1版5. 邹其洪黄智伟高嵩.电工电子实验与计算机仿真[M].北京：电子工业出书社,2003年,第1版。

信号波形合成实验电路（C题）摘要该系统由晶体振荡电路产生6MHz的方波，经CPLD分频及有源滤波器滤波得10KHz的基波、30KHz的3次谐波和50KHz的5次谐波,再经运放构成的移相网络使其有合适的初始相位，最后将三路信号送入加法器输出即得近似方波、三角波。

系统采用真有效值转换器件LTC1968，通过模拟开关切换通道测量各个正弦信号及叠加后波形的有效值，A/D 采样后由MSP430F2618单片机转换为峰峰值并在液晶屏上显示。

关键词：有源滤波；有效值转换；数控分频1 方案比较及论证1.1分频电路选择方案一：采用芯片厂家集成的锁相环资源，该方法较为简单，电路比较复杂，调试难度高，而且频率稳定度不高。

方案二：采用CMOS器件设计一个基于类扭环计数器的分频电路，该方案电路复杂，参数调整困难。

方案三：采用可编程逻辑器件CPLD设计一个分频器。

该方案电路简单，设计灵活，参数修改方便，成本较低，故采用此方案。

1.2滤波器方案选择为了从方波中提取出正弦波，对以下几种方案进行了比较。

方案一：利用开关电容滤波器LTC1264，可轻松实现10KHz、30KHz、50KHz的带通滤波。

电路简单，Q值高，可软件控制，缺点是开关电容滤波器有开关噪声和重叠误差。

方案二：有源滤波器，其通带内的信号无能量损耗，还可放大，负载效应不明显，多级相联时相互影响很小，易构成高阶滤波器，有现成的设计软件fiterpro，设计简单。

故选用方案二。

1.3移相电路选择方案一：实验仪表常用移相电路由两级运算放大器构成，前级微分电路实现超前移相，后极积分电路实现后滞移相。

但因其电路复杂，噪声大不予采用。

方案二：运放构成的移相电路。

该电路通过运放同向端的电阻、电容分压实现相位可变，再通过反向端的反馈网络以及电阻匹配，达到输出电压的有效值恒定，明显减小了负载受电源电压波动的影响，相位角可直接由滑动变阻器调节，因此本设计采用此方案。

1.4有效值检波电路选择方案一：采用峰值检波测量。

摘要本系统主要以TL081A 运放为核心，由方波发生器、滤波分频电路、移相电路、加法器电路模块组成。

实现了产生多个不同频率的正弦信号与基于多个正弦波合成方波信号的电路功能。

系统基本工作过程为：1kHz 方波信号通过低通滤波器和带通滤波器得到按傅里叶级数展开的1kHz 基波正弦波信号和3kHz 三次谐波正弦波信号。

而后将基波信号通过移相电路使其相位调整到与三次谐波相同，然后通过加法电路将信号合成近似的方波信号。

输出波形结果表明，系统合成波形符合理论傅里叶分析结果，比较准确。

正弦波及合成波的幅值测试误差小于5%，符合题目要求。

关键词：方波发生器；傅里叶级数；分频；滤波；移相一．总体方案设计及论证 1.1题目设计任务设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波信号。

系统框图如下图所示：具体要求：矩形波发生电路滤波分频移相器加法器正弦波产生实验方波合成实验矩形波测试点基波测试点三次谐波测试点移相后基波测试点合成信号测试点1.2 方案论证比较1.2.1 系统总体方案方波发生电路产生1kHz方波，对其中的基波和三次谐波分量进行提取，1kHz 基波可用截止频率为1kHz的巴特沃斯低通滤波器滤波得到，3kHz谐波可用中心频率设为3kHz的高Q值带通滤波器滤波得到。

最后再经相位调整重新合成近似方波。

1.2.2方波振荡电路的选择本系统中的方波发生电路是实现后续各级电路功能的基础，对频率准确度和稳定度的要求较高。

方案一：555定时器组成的多谐振荡器，直接调节至1KHz左右的对称方波。

此方案成本低廉，实现方便，但其稳定性容易受到外部元件的影响，在振荡频率较高时频率稳定度不够。

方案二：使用石英晶振组成高稳定度的频率参考源，并使用计数器和集成锁相环芯片构成分频/倍频环，以产生1KHz的方波。

该方法产生的信号稳定度高，但需要搭建石英晶体振荡电路，并进行锁相环分频、倍频，电路较复杂。

方案三：采用基于反相输入的滞回比较器和RC电路的方波产生电路。