信号波形合成实验报告Word文档下载推荐.docx

信号波形合成实验报告Word文档下载推荐.docx

《信号波形合成实验报告Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信号波形合成实验报告Word文档下载推荐.docx（9页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

Thedesignconsistsofasquarewaveoscillatorcircuit,dividercircuit,filtercircuit,phaseshiftcircuits,additioncircuits,measurementdisplaycircuit.Subjectoftherequestofthepointfrequencyofthevariousparametersofprocessing,productionofaphaseshiftercircuitconsistingofadders,willhavethe10KHzand30KHzsinusoidalsignalasthefundamentalandthirdharmonic,synthesisofawaveamplitude5V,similartosquarewavewaveform.Sincetheoscillatingcrystaloscillationcircuitcombinedwiththe74LS04toproduceasquarewavesource6MHz.Frequencycircuit74HC164andthe74HC74divideroutofafixedfrequencysquarewave,asabasisforwaveformsynthesis.FilteringusingTI'

sopLC084,respectively,setthewaveformofthefiltercircuit.Phase-shiftingcircuitinthemainprocessingphaseinthefilteringprocessdeviations,toavoidprejudicingtheoutcomeofthewaveformsynthesis.

Keywords：

Square-waveoscillatorcircuitFrequencyandfilterPhase-shiftingcircuit

1.课题技术指标

1.1基本要求

对一个特定频率的方波进行变换并发生多个分歧频率的正弦信号,再将这些正弦信号合成为近似方波.

设计制作一个特定频率的方波发生器,并在这个方波上进行需要的信号转换,分别发生10KHz、30KHz和50KHz的正弦波,然后对这三个正弦波进行频率合成,合成后发生目标信号为10KHz近似方波（如下图）.

1.2附加要求

利用方波发生器进行信号转换后的10KHz、30KHz和50KHz的正弦波进行频率合成,合成后发生目标信号为10KHz近似三角波.

1.3设计条件

运放

TL084

2只

计数器

74164

4只

反相器

7404

1只

触发器

7474

硅晶体

6MHz

电位器

51k

6只

导线

若干

电阻

2.系统设计

2.1设计任务

设计制作一个电路,能够发生多个分歧频率的正弦信号,并将这些信号

再合成为近似方波和其他信号.电路示意图如图1所示：

2.2系统框图

3.方法论证

3.1信号发生器电路

方案一：

数控振荡器（NCO）发生时间离散和幅度离散的正弦信号和余

弦信号,在模拟调制中,利用NCO可以直接发生调频信号（FM）,虽然结合FPGA可以完成调频信号的输出,可是数控振荡器（NCO）的平台搭建需要时间.

方案二：

采纳非门与晶振组合成形成正反馈电路发生正反振荡,其中采纳的6MHZ的晶振是起滤波作用.只有6MHZ频率的脉冲信号容易通过该正反馈电路,其它频率的信号被抑制.故电路暗示为只有6MHZ的方波信号.该电路输出稳定,容易搭建.

方案三：

锁相环CD4046.CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路,具有电源电压范围宽（为3V－18V）,输入阻抗高（约100MΩ）,静态功耗小的特点.发生的方波信号频率满足设计需要,而且波形理想.故本设计采纳该方法实现方波振荡电路.

综上,选取方案二.

3.2分频电路

采纳单片机与FPGA结合,省去许多分立的逻辑集成电路,使电路的集成性和可靠性年夜年夜提高.另编程简单容易实现,且容易实现并可以发生固定频率的波形,并省去分频电路,是电路简化.可是FPGA平台的搭建占用时间太长,晦气于实现.

分频电路采纳逻辑元件74164、7474、7404搭建而成.电路如下图所示：

振荡电路所发生的频率为6MHz的方波送到74164构成10分频电路,输出频率为600KHz的方波.频率为600KHz的方波再经74164构成10分频,输出频率为60KHz、占空比50%的方波.频率为600KHz的方波再经7416412分频,获得频率为50KHz、占空比50%的方波.同时60KHz的方波经过7474二分频输出30kHz、占空比50%的方波.60KHz再经74164六分频获得10KHz的信号分频电路如下图所示.

采纳方案二.

3.3滤波电路

采纳LC或RC无源滤波,电路图如图6所示,电路简单,参数

易于计算.但滤波效果差,而本题目只要给指定频率的波形滤波,而且达不

到题设要求.可以根据中心频率公式：

来匹配R、C的参数.

图6无源RC低通滤波器

采纳TI公司提供的TLC084运算放年夜器,搭建一个带通有源

滤波器电路图如图7所示

3.4调幅电路

信号经滤波后获得完整的正弦波.调幅电路采纳运放组成的反相输入比例放

年夜器.电路如下图11所示.比例放年夜器的主要作用是调节基波、3次波和5次波

的峰峰值.

相关环节电路原理相同.

3.5加法电路

为了发生包括10kHz为基波、30kHz为3次波和50kHz为5次波合成一个近

似方波,采纳运放组成的信号调幅、叠加电路.波形幅度为5V,调幅、加法电路如下图所示.

调幅、加法电路

当R=2R=3R=FR时,就是三个信号的叠加.

对与合成方波,加法起的运算为

对与合成三角波,加法起的运算为

3.6反相器电路

为了获得三角波,需要把30kHz的3次波和50kHz的5次波进行反相.

反相器用运放组成的反相端输入的1：

1比例放年夜器来实现.采纳TL084运算放年夜器搭建一个反相电路如下图

4.整体设计

经过方案比力与论证,最终确定的系统组成框图如图16所示.其中利用晶振、74LS04发生振荡方波,74LS390和CD4566进行分频,获得题目中所要求的各频率信号.滤波器电路分别对10K、30K、50K设计相应的参数电路,利用TL084搭建有源滤波器.

整体电路见附录1.

5.系统测试结果

5.1、测试仪器与设备

表4.1.1测试用仪器与设备

仪器名称

型号

数量

双通道数字示波器

DS1022C

1

合成信号发生器

NDY-EE1410

数字万用表

TY360

直流稳压电源

DF1731SC2A

计算机联想

PC机

5.2、系统试验结果

5.2.2基波10KHz、丈量峰峰值6±

0.01V实测波形

图19基波10KHz、丈量峰峰值6±

19

5.2.3三次波30KHz、丈量峰峰值2±

0.01V实测波形如图20

图20三次波30KHz、丈量峰峰值2±

5.2.4五次波50KHz、丈量峰峰值1.2±

0.03V实测波形如图21

图21五次波50KHz、丈量峰峰值1.2±

0.03V实测波形

5.2.5基波10KHz、丈量峰峰值6V与三次波30KHz、丈量峰峰值2V叠

加后实测波形如图22

图22基波10KHz、丈量峰峰值6V与三次波30KHz、丈量峰峰值2V

叠加后实测波形

5.2.5基波10KHz、丈量峰峰值6V与三次波30KHz、丈量峰峰值2V及

五次波50KHz、丈量峰峰值1.2V叠加后实测波形

图23基波10KHz、丈量峰峰值6V与三次波30KHz、丈量峰峰值2V及五

次波50KHz、丈量峰峰值1.2V叠加后实测波形

5.2.6基波10KHz、丈量峰峰值6V与三次波30KHz、丈量峰峰值0.667V

相减及五次波50KHz、丈量峰峰值0.24V叠加后实测波形.

图24基波10KHz、丈量峰峰值6V与三次波30KHz、丈量峰峰值0.667V

经过测试分析测试基本都到达了要求,10K与30K的分频滤波比力理想但也存在一些误差如频率不是很稳定振幅不够精确等尤其是在多阶滤波部份存在许多干扰在硬件搭接时要尽量减少信号成份电路导线的介入这样会是波形发生衰减方便于后续部份的测试.在这个部份如果采纳集成芯片会年夜年夜降低误差提高精准度与稳定性.为了增强可调性最好采纳滑动变阻器与可调电阻.

6.元件清单

7.结语

第一次做控制类型的题目开始着手时没有头绪很年夜一部份需要从网上获取资料从同学那里也获得了很多的帮手.在确定了各个模块的电路设计后调试的过程中又遇到了很多麻烦波形的幅值不够频率不稳定等.从后来的测试中总结了很多经验.本次设计的信号波形合成实验电路完成了基本部份和发挥部份的要求.本设计主要让我们掌握了信号发生电路的设计方法掌握了信号合成电路的设计方法.固然调试的时候也是一个重点让我们收获很多这其中就分硬件和软件两部份硬件需要我们注意电路设计问题对电路进行不竭地调试与改进.软件调试方面这其中包括法式的编写检验.所以一次好的设计不单要学习基础知识而且要注意各方面的细节.这次设计使我们各方面都获得了一定的熬炼.

参考文献：

1.及力,张涛,王永成.Protel99SE原理图与PCB设计教程.电子工业出书

社.修订版

2.华永平模拟电路设计与制作.北京：

电子工业出书社,2007.7

4．高吉祥,黄智伟,丁文霞.数字电子技术[M].北京：

电子工业出书社,2003

年,第1版

5.邹其洪黄智伟高嵩.电工电子实验与计算机仿真[M].北京：

电子工业出书

社,2003年,第1版