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信号波形合成实验电路设计报告
组员:刘?/p>
黎齐
方志?/p>
【摘要?/p>
?/p>
一个非正弦周期信号如方波、三角波信号均可以通过傅立叶级数分
解为一序列频率为周期函数频率的正整数倍正弦波信号的叠加?/p>
本次设计的实?/p>
电路正是依据这一理论?/p>
方波振荡器产?/p>
300KHz
占空比为
50%
的方波信号,
?/p>
?/p>
FPGA
三路分频得到
10KHz
?/p>
30KHz
?/p>
50KHz
的方波信号,然后经过三路?/p>
波器得到对应频率的正弦波信号?/p>
为了抵消滤波器的附加相移?/p>
再对滤波器输?/p>
的正弦波信号进行移相?/p>
保证合成前的基波?/p>
三次谐波和五次谐波同步?/p>
移相?/p>
整后通过放大电路?/p>
调整各路谐波的增益,
使其满足合成的幅度关系?/p>
最后反?/p>
加法器再对三路信号求和即可合?/p>
10KHz
的方波。三角波合成的原理亦如此?/p>
单片机系统完成基波及其谐波有效值的测量和显示?/p>
关键?/p>
:波形合成,谐波,移?/p>
一?/p>
方案论证与比?/p>
1.
方波振荡器模?/p>
根据题目基本要求同时兼顾发挥部分的顺利完成,
在合?/p>
10KHz
的正弦波?/p>
号之前必须通过分频滤波得到
10KHz
?/p>
30KHz
?/p>
50KHz
的正弦波信号。依据最?/p>
公倍数和偶数分频的原则,方波振荡器产生
300KHz
的方波最适合三路分频。方
波振荡器有以下几种方案可以选择?/p>
方案一?/p>
?/p>
555
定时器组成多谐振荡器产生方波,经过施密特触发器整形?/p>
这种方案实现的方波振荡器频率可调?/p>
上升沿陡峭,
但输出波形不稳定?/p>
?/p>
易失真?/p>
方案二:
?/p>
MAX038
精密高频波形发生器来产生方波信号?/p>
本方案电路结构简单,能产?/p>
0.1Hz
?/p>
20MHz
的方波信号,波形的频率和?/p>
空比可以由电流、电压或电阻控制。但成本高?/p>
方案?/p>
?/p>
利用运放的非线性作用产生振荡,
通过外接滑动变阻器来调节输出
方波的频率。这种方案容易实现,成本低,容易调节?/p>
综上所述,本次设计选择方案三?/p>
2.
分频电路
300KHz
的方波产生后必须经过分频电路获得用于滤波处理的低频方波。?/p>
体说来,可以直接进行一路分频,即只获得
10KHz
的方波,或者三路分频得?/p>
10KHz
?/p>
30KHz
?/p>
50KHz
的方波。假如只进行一路分频,后面必须设计三个?/p>
通滤波器从方波中分别滤出基波?/p>
三次谐波及五次谐波?/p>
如果进行三路分频?/p>
?/p>
面设计三路低通滤波器即可滤出基波及其谐波?/p>
考虑到设计低通滤波器在配置参
数方面要相对简单些,故本系统进行三路分频。分频主要有两种方案实现?/p>
方案一?/p>
用数字集成电路搭建所需进制的计数器进行分频?/p>
方案二:
可编程逻辑器件
FPGA
来完成分频?/p>