方波的产生、分解、合成的研究

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1、方波的产生、分解、合成的研究摘要：方波信号，可以分解为无限多个特定幅度的奇次谐波；无限多个奇次谐波分量，幅度按特定的比例叠加，也可得到一个方波信号。该设计为一种方波的产生、分解、合成装置，该装置经调试后可以产生方波,基波、三次谐波及五次谐波等，同时还可实现谐波相加合成为基波的功能。关键词：方波分解合成中图分类号：TN911文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0012-02方波信号的产生、分解、合成在信号处理中有很重要的地位，同时，它也是无线电及电子学专业基础教学中的难点和重点•为通信技术打下基础。方波的产生、分解和合成是要求我们

2、首先产生方波，利用分频电路将其分解，最后合成。用多谐振荡电路来产生一定频率的方波，将此方波通过中心频率分别为10K,30K,50K的无限增益负反馈型带通滤波器，分频电路把方波分解为基波、三次谐波、五次谐波，经移相电路来实现相位同步。再通过加法电路实现基波、三次谐波、五次谐波的合成，并用AD和单片机及显示器显示合成后的波形的峰值及频率。为实现这个目标我们要进行以下电路模块的设计，（1）方波产生电路（2）分频滤波电路（3）移相电路（4）加法电路（5）峰值检测电路（6）ADC0832与单片机的接口电路、（7）频率测量电路。各模块电路设计调试完成后，将各个模块相连实

3、现系统调试。以下是各模块电路电路的设计：1方波产生电路用RC振荡电路来和迟滞比较器来产生方波［2］（如图1示）。此方案电路简单，器件较为常用，产生频率的范围很宽。其工作原理：山图可知，电路的正反馈系数F为，在接通电源的瞬间，设输出电压偏于正饱和值，即时，加到电压比较器同相端的电压为，而加于反向端的电压，由于电容C1上的电压不能突变，只能由输出电压通过电阻按指数规律向电容C1充电來建立；当加到反相端的电压正于时，输出电压立即从正饱和值（）迅速翻转为负饱和值（），乂通过对电容C1进行反向充电，直到负于值时，输出状态再翻转回来。如此循环不已，形成一系列的方波输出。

4、方波的周期T为：2分频与滤波电路如果信号发生电路产生的是10kHz或其倍频的方波，只需按方波傅里叶级数展开式直接滤波即可。即滤出10kHz.30kHz.50kHz频率的正弦波，我们用运放作为无限增益放大器的多重反馈有源滤波器来实现［3］（如图2示）比较，得中心角频率中心频率增益-3dB带宽调节，使中心角频率变化，但带宽不变，增益也不随的变化而变化；由此可以调节从方波中得到各次谐波达到分频与滤波的效果，运用两级分频与滤波电路可以达到更好的效果3移相电路移相电路采用RC移相电路⑶（如图3示），可实现0至滞后180。调相。其工作原理：根据全通滤波器的特性（不改变输

5、入信号的频率特性，而改变输入信号的相位特性）设计了如图所示的移相电路（其实也是一个简单的全通滤波器）；由图可得：此电路无电压放大能力，其相位的改变是通过而实现的，根据这个原理，设计了合理的参数，使得此电路可达到相位连续可调。4加法电路波形合成可以用运放构成的加减运算电路來实现［2］（如图4示），其工作原理：电路图如图六所示，根据运放的虚短虚段可得：令，则TN1+TN2+IN3二-0UT1,达到了各次信号波形的合成。5ADC0832与单片机的接口原理ADC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI0但由于DO端与DI端在通信时并未同时

6、有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK和DO/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并口保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平,表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能。6频率测量电路该设计是针对高频而言，使用0PA820时其输出的

7、波形完全达到要求[3]（如图5示）。D3采用开关二极管1N4148滤除负半周的信号。工作原理：当反相输入端的电压大于零时，输岀Vo为高电平；当反相输入端的电压小于零时，输出Vo为低电平；输出的波形为与输入波形同频率的矩形波，以便送给单片机测量其频率。DI,D2的作用是限制了输入电压的大小，D3的作用是削去输出波形的负半周。7结语各模块电路设计调试完成后，将各个模块相连实现系统调试。系统上电，方波产生电路产生频率为10kHz、幅值为6V、占空比50%的方波。滤波电路产生三路正弦波，频率分别为10kHz.30kHz.50kHz（即基次谐波、三次谐波、五次谐波），

8、幅度峰峰值分别6V、2V、1.2Vo微调移相电路的电