信号波形合成实验电路设计

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1、信号波形合成实验电路小组成员：李于飞、耿红鹏、赵珑摘要：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NE555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LM318构成的窄带通滤波电路；由双运放LM318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；MSP430F149单片机控制液晶显示电路。在本设计中，方波振荡电路可产生300KHZ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

2、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。目录一、系统方案………………………………………………………1.1方波发生电路方案………………………………………….……1.2分频电路设计方案………………………………………….......1.3滤波电路设计方案………………………………………………1.4移相电路设计方案.....................................1.5信号合成电

3、路设计方案………………………………………....1.6信号检测和显示方案………………………………………二、理论分析与计算………………………………………2.1系统原理框图……………………………………2.2方波信号的合成与分解…………………………………...2.3三角波信号合成………………………………………..2.4反相加法电路.......................................................三、总体方案的设计与实现……………………………………….3.1555振荡电路原理分析与计算.................................

4、..........3.2分频电路...............................................................3.3方波——三角波变换电路............................................3.4三角波——正弦波变换电路........................................3.5移相电路..................................................................3.6比例运算和合成电路..................

5、....................................3.7AD转换和液晶显示..............................................四、实验测试及测试结果分析4.1测试仪器.............................4.2整机标准...............................4.3合成电路结果..........................4.4测试结果和分析........................四、总结一．系统方案1.1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

6、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，相位也不一致，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。波形的频率可以通过调节555定时器电路的外接滑动变阻器来进行调节。该电路具有成本低廉，频率可调，电路灵活方便，结构简单，低功耗，输入阻抗高，上升沿陡等的特点，不用依靠单片机。根据题意，本系统需要一个300kHz的方波，所以选择方案二，可满足要求。方案三：由UA741集成运算放大器

7、构成的方波信号发生器具有结构简单,调试方便，但它产生方波信号的可靠性差，易失真，稳定性差。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。通过计数器计数来实现，由待分频的时钟边沿触发集成计数器计数，当计数器到规定值时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，使得下一个时钟从零开始计数。以此循环下去。这种方法可以实现任意的整数分频电路，根据题意，选择方案一作为系统的分频方案。方案二：使用编程方法实现分频电路。其原理与利用集成计数器相同，