信号波形合成实验电路+电路图

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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。

当基波与3次谐波，5次谐波信号叠加时根据公式（1）可得到近似方波，在matlab中仿真图如下图，可清晰的观察到方波信号合成的原理。 1．2 方案设计

该系统设计可以分为五部分：方波振荡器、分频器、滤波器、移相器和加法器。1831

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1.2.1方波振荡器：本实验简化了方波振荡器的设计，直接在multisim软件仿真中，选择6MHz的方波发生器；

1.2.2 分频器：用74164扭环计数器对6MHz方波进行分频，最终得到10kHz、30kHz和50kHz的方波，并且有明显的相位关系；

1.2.3 滤波器：通过FilterPro Desktop软件软件设计得到滤波电路，共有三个滤波电路；

1.2.4 移相器：通过FilterPro Desktop软件软件设计得到移相电路，对滤波后的10kHz、30kHz和50kHz的正弦波进行移相；

1.2.5加法器：输入端采用电位器，以方便波形调幅，使基波、三次波、五次波的幅度比值为6:2:1.2，达到限幅器的效果。 2 整体方案框图 第三章 单元电路设计 1 方波振荡器电路设计

6MHz方波直接由方波发生器提供。 2 分频电路设计

现在输入信号是6MHz的方波信号，要同时得到10kHz、30kHz和50kHz的方波信号，可以对6MHz的方波进行逐级分频。经过不断的试验，最终我们选取了一个较为合理的分频步骤以及中间采用的电路设计如下：

先通过模拟观察分频信号，再通过示波器测量每一个方波的频率，以验证电路的准确性。 3 滤波电路设计

滤波电路可直接用FilterPro Desktop软件得到，10kHz、30kHz和50kHz的滤波电路如下所示。 10kHz方波对应的滤波器 30kHz方波对应的滤波器 50kHz方波对应的滤波器 4 移相电路的设计

移相电路采用 模拟电子技术中的移相电路的方法，利用电位器调节通过反馈电路实现相移。

实验中以50kHz作为基准，给10kHz、30kHz加移相器。 10kHz、30kHz移相电路

10kHz、30kHz移相器的电位器R19、R22分别调节为42%、90%。可使三路信号在加法器输入端达到相位相同。 5 加法电路的设计

输入电阻采用电位器，以方便调整波形的幅度；反馈电阻不要取的太大，这次设计中我们选取的10 的电阻；而异相端直接接地。 加法电路如下图所示： 信号波形合成实验电路+电路图 加法电路

调节R26、R27、R28为77%、88%、50%，使三路正弦信号的波形幅度达到6:2:1.2。 6 整体电路图