信号分解与合成

非正弦周期信号分解与合成实验板设计

摘要

对于非正弦周期信号的分解与合成的研究，虽然可以利用作图将不同频率正弦量进行叠加，合成非正弦周期量，但是不够准确和直观，利用数学知识将非正弦周期两分解成不同频率正弦量的叠加的讲解有一些难度，但是通过设计实验板，可以让人直观地了解非正弦周期信号的分解与合成。

本论文采用Multisim2001进行实验仿真，设计非正弦周期信号分解与合成实验板，对非正弦周期信号-方波、三角波进行分解与合成。本论文首先介绍实验板的构成及其设计原理，然后对其内部构造一一进行介绍。还有对其各个元件的电路设计、仿真，最后介绍用设计好的实验板电路进行方波、三角波的分解与合成，得到仿真波形和数据，验证了本设计的可行性。

关键词：Multisim2001；非正弦周期信号；函数信号发生器；滤波器

Design of Non-sinusoidal periodic signal decomposition and synthetic

experimental board

ABSTRACT

For a non-sinusoidal periodic signal decomposition and synthetic study, although can use different frequency sine drawing are united, synthesis of a non sinusoidal periodic quantity, but was not accurate enough and intuitive; Using mathematical knowledge of a non-sinusoidal periodic two down into different-frequency sine superposition explains some difficulties, but it can be achieved easily in the design of experimental board. This let a person be intuitive understanding of a non-sinusoidal periodic signal decomposition and synthesis.

This paper by using Multisim2001 simulation experiments, the design of a non-sinusoidal periodic signal decomposition and synthetic experimental board, non-sinusoidal periodic signals of square wave, triangle wave-decomposition and composition. This paper firstly introduces the constitution and its experimental plate design principle, then one of its internal structure is introduced and its circuit design, simulation. It introduces using bread-board designs board circuit of square wave, triangle decomposition and synthesis, generating a simulation waveform and data and verifies the feasibility of this design.

Keywords：Multisim2001；Non-sinusoidal periodic signals；Function signal generator；Filter

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目录

1 绪论 (1)

1.1 非正弦周期信号的分解与合成实验板的设计目的 (1)

1.2 非正弦周期信号的分解与合成实验板的设计原理 (1)

1.3 仿真软件 (2)

2 信号发生器的设计 (3)

2.1 信号发生器的简介及设计思路 (3)

2.2 单元电路的设计 (4)

2.2.1 正弦波产生电路 (4)

2.2.2 方波产生电路 (5)

2.2.3 三角波产生电路 (6)

2.3 函数信号发生器总电路图与电路仿真 (8)

2.3.1 函数信号发生器总电路图 (8)

2.3.2 函数信号发生器的仿真 (10)

2.4 电路实验结果 (11)

3 滤波器的设计 (12)

3.1 滤波器的简介 (12)

3.2 带通滤波器的设计 (13)

3.2.1 带通滤波器特性： (13)

3.2.2 带通滤波器的电路设计 (14)

3.2.3带通滤波器滤波的仿真波形及数据 (16)

3.3 低通滤波器的设计 (20)

3.3.1低通滤波器特性 (20)

3.3.2低通滤波器的电路设计 (21)

3.3.3低通滤波器的仿真及数据 (22)

4 加法器的设计 (23)

4.1 加法器的简介 (23)

4.2 反相输入求和电路 (23)

5 非正弦周期信号分解与合成电路板的总电路与仿真.. 25 5.1 非正弦周期信号分解与合成电路板总电路 (25)

5.2 电路板的仿真 (25)

参考文献 (27)

致谢 (28)

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1 绪论

1.1 非正弦周期信号的分解与合成实验板的设计目的

（1）观测100Hz 非正弦周期信号的频谱，并与其傅里叶级数各项的频率与系数作比较；

（2）使用带通滤波器分解非正弦周期信号。

（3）使用比例运算放大电路进行波形的合成。

1.2 非正弦周期信号的分解与合成实验板的设计原理

（1）任何电信号都是由各种不同频率、幅值和初相的正弦波迭加而成的。对周期信号由它的傅里叶级数展开式可知，各次谐波的频率为基波频率的整数倍。而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅值相对大小是不同的。将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率的电路上。从每一带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。本实验所用的被测信号是100Hz 的非正弦周期信号。

（2）实验装置的结构图：

图1-1 实验结构图

由图1-1可知实验电路板由函数信号发生器、低通滤波器、带通滤波器、加法器组成。LPF 为低通滤波器，可分解出非正弦周期信号的直流分量。BPF1~BPF7