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《实验四信号的产生分解与合成》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、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Z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lklk,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
2、区别及原因。3.创新要求用类似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）：釆用电压比较器输出方波（占空比达50%）,用二阶带通滤波器分別滤出基波、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，得到柱加波形。（2）电路
3、结构框图（请将基本要求、提高要求、创新要求分別画出）：图1（3）电路原理图（各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明）:1U2B10kQVEE13曲100nFVEEM10kQR16-AAV—10kQVEE-5VVEE1-5VR5-AVv74124AMR23R2151kQ2kQR34-Wv-31.8kQMrRflC2XSC30R1951kQVCCU2DC52kC1nFR27LM324AM6kQR411kQ1710kQLM324AD10kQ24ADR28>R117R25510QFUOA*Ar-10kQ1OnFC31
4、OnFR33VA—2kn1OkQKey-AC1(10n:25R155.1kO15kQ910QMOOkCtR3910kQ75=~C6^=1nFC9=?1nF15kQ910Q1010QR131「T卜A8nF12lOkG10kQKey=AVEER1710kQ51OQR363031.8kQC8—II—1nFVEE-5VR30■AVw4nirC如上图，整个电路分成五个部分，分别标注为部分一~部分五。部分一是方波产牛电路，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。rti频率的计算公式f=,令f=lkH
5、z,分别取Cl=100nF,Rl=10kQ,则计算得=3.S24.O取R3“0kQ,则R2=3.2kQ,于是取其临近值3・3kQ。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lk、3k、5k赫兹频率子波的功能。由放大倍数扣1=笔=毘紳，
6、所以为了使三个滤波器的电压放大倍数相等，取=JE=lB0%w=t36®7-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=（2-，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,rtiA=急，分别取C2=C3=10nF,则计算得R,=R6+R7=15.915kQo根据手边电阻，选取R6=15kQ,R7=910Qo根据此带通滤波器的特性,选BR8+R9=Rz=15kQ+910QoRll+R12+R13=2R,=27kQ+470
7、Q+10Q。同理可得三次滤波，五次滤波参数。部分四为移相电路，釆用全通滤波器。全通滤波器任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。(4)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+探高要求：种类规格/型号个数运算放大器LM3242定值电阻200447015105lk52k62.7k13.3k15.1k16.8k21
8、0k715k227k351k3滑动变阻10k247k1电容In4lOn4lOOn1(5)电路的仿真结杲(请将基木要求、提高要求、创新要求中的仿真结杲分别列出):TimebaseScale
9、500us/DivXposition[oCharnelAScale
10、50V/DivYposition
11、oChannelBScat
12、
