实验四信号地产生、分解与合成

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1、实用标准文案实验四信号的产生、分解与合成一、实验内容及要求设计并安装一个电路使之能够产生方波，并从方波中分离出主要谐波，再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。1.基本要求（1）设计一个方波发生器，要求其频率为1kHz，幅度为5V；（2）设计合适的滤波器，从方波中提取出基波和3次谐波；（3）设计一个加法器电路，将基波和3次谐波信号按一定规律相加，将合成后的信号与原始信号比较，分析它们的区别及原因。2.提高要求设计5次谐波滤波器或设计移相电路，调整各次谐波的幅度和相位，将合成后的信号与原始信号比较，并与基本要求部分作对比，分析它们的区别及原因。3.创新要求用类似

2、方式合成其他周期信号，如三角波、锯齿波等。分析项目的功能与性能指标：该项目一是产生方波，二是对方波进行分解与再合成。其中主要涉及方波发生电路，滤波器以及加法电路。为了使合成波形相位相等，还需要用到移相电路以及比例放大电路。二、电路设计（预习要求）(1)电路设计思想（请将基本要求、提高要求、创新要求分别表述）：采用电压比较器输出方波（占空比达50%），用二阶带通滤波器分别滤出基波、三次、五次谐波。将三次和五次谐波移相使其与基波相位相同，最后用运放同时实现比例与加法运算，得到叠加波形。(2)电路结构框图（请将基本要求、提高要求、创新要求分别画出）：图1(3)电路原理

3、图（各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明）：精彩文档实用标准文案12345图2如上图，整个电路分成五个部分，分别标注为部分一~部分五。部分一是方波产生电路，利用电压比较器。通过电容的充放电形成电压振荡，振荡中进行电压比较输出方波。由频率的计算公式，令f=1kHz，分别取C1=100nF，R1=10kΩ，则计算得。取R3=10kΩ，则R2=3.2kΩ，于是取其临近值3.3kΩ。部分二是反相比例放大电路，该部分的功能是缩小方波幅值。主要是为了配合部分三的滤波部分，使滤波的幅值不至于过大。部分三为滤波部分。由上到下分别为基波滤波器（1kHz），三次谐波滤

4、波器（3kHz），五次谐波滤波器（5kHz）。三者均采用带通滤波器设计。带通滤波器是只保留频带内的有效信号，而消除高频带和低频带的干扰信号，从而能够实现分理出1k、3k、5k赫兹频率子波的功能。由放大倍数，所以为了使三个滤波器的电压放大倍数相等，取。从而使每个通频带的带宽都较小，品质因数较高。由带宽计算公式，可得三者的带宽分别为39.2Hz，117.6Hz和196.1Hz。以下对滤波器的其他参数分别进行阐释。基波滤波器的中心频率为1kHz，由，分别取C2=C3=10nF，则计算得R’=R6+R7=15.915kΩ。根据手边电阻，选取R6=15kΩ，R7=910Ω

5、。根据此带通滤波器的特性，选取R8+R9=R’=15kΩ+910Ω。R11+R12+R13=2R’=27kΩ+470精彩文档实用标准文案Ω+10Ω。同理可得三次滤波，五次滤波参数。部分四为移相电路，采用全通滤波器。全通滤波器在幅度方面对频率没有选择性，但对不同频率的波会产生不同的相位叠加。因此适合用于移相。电路中加入滑动变阻器，以方便随时改变各谐波相位，达到最佳叠加效果。部分五为叠加电路，采用反相比例加法电路，将各子波相加。(1)列出系统需要的元器件清单（请设计表格列出，提高要求、创新要求多用到的器件请注明）：基础要求+提高要求：种类规格/型号个数运算放大器LM

6、3242定值电阻2004470151051k52k62.7k13.3k15.1k16.8k210k715k227k351k3滑动变阻10k247k1电容1n410n4100n1(2)电路的仿真结果（请将基本要求、提高要求、创新要求中的仿真结果分别列出）：精彩文档实用标准文案图3方波图4基波精彩文档实用标准文案图5三次谐波图6五次谐波精彩文档实用标准文案图7基波与三次谐波合成图8基波、三次谐波、五次谐波的合成精彩文档实用标准文案三、硬件电路功能与指标，测试数据与误差分析(1)硬件实物图（照片形式）：图9(2)制定实验测量方案：该实验电路的搭建主要分成三步：1)方波

7、发生器以及基波滤波电路：得到滤波源并证实滤波电路的可用性；2)三次谐波滤波电路、三次谐波移相电路以及加法电路：完成基础要求；3)五次谐波滤波电路、五次谐波移相电路：完成提高要求。(3)使用的主要仪器和仪表：示波器、万用表（欧姆档和伏特档）(4)调试电路的方法和技巧：在搭建多级的实体电路时，十分关键的一点我总结为“搭一级，验一级，成一级，下一级”。就是说，应从前往后逐级搭建，每搭建完成一级电路，就应该先检查这级电路是否正常工作，并与之前的电路进行总体测试，测试符合要求后，再进行下一级电路的搭建。当电路没有出现预期的结果时，应先检查电路是否连接正确，并且应考虑前一级

8、可能对后一级的影响。如果