方波信号合成电路.docx

1、方波信号合成电路题 目 方波信号合成电路的摘要本文根据傅里叶级数展开方法，将正弦波转换成为各频率的方波。首先，通过方波产生电路、分频电路、滤波电路获取所需频率的正弦波；再通过反相、调相、调幅电路得到需要的基波、3次谐波、5次谐波。最后将三路信号经加法电路将正弦波合称为方波。与其他方法相比具有成本廉价、可靠性高等优点。关键词：波形合成器、傅里叶、方波、正弦波、滤波、调相、调幅。单元一：总体框图设计.1单元二：方波振荡电路设计.2单元三：方波振荡电路制作.3单元四：分频器的设计与制作.4单元五：滤波电路的制作.5单元六：相位调整电路的制作.6单元七：幅度调整电路的设计与制作.7单元八：总调.8单元

2、九:参考文献9 单元一：总体框图设计一：项目总体方案分析(1)总体方案图基波：4KHZ3次基波：12KHZ5次基波：20KHZ(2)采用120khz方波分频：二：方案分析（1）方波产生电路方案一：用555定时器构成多谐震荡器，占空比可调节（10%90%），适合产生中低频。方案二：用运放产生方波信号，若选用TLC083芯片，压摆率可达19V/us，带宽为10MHZ。可实现可调震荡。经分析，本系统采用方案二。（2）分频器方案一：采用可编程逻辑控制器。方案二：采用74LS161对120KHZ方波信号进行分频，可得占空比为50%的12KHZ、20KHZ信号，其电路简单，成本低。经分析，本系统采用方案二

3、。（3）滤波电路 方案一：采用RC滤波，有源滤波电路。方案二：TLC04芯片，四阶低通滤波。经分析，本系统采用方案二。（4）求和电路：用反向求和电路，不用同向求和电路。单元二：方波振荡电路设计（1）555定时器，构成震荡电路，只能产生中低频信号。当T充=T放时，输出方波。T=T充+T放=0.7（RA+RB）f =1/T = 1/0.7(RA+RB)C=1190(2) 由运放构成方波振荡电路（迟滞比较器）(1)选择合适的R1，生成1KHZ的方波信号。(2)改变R1的值，增大输出信号的频率。单元三：方波振荡电路制作一、确定元件参数f=120kHZ f=1/2.2RC C=0.1uf R? R=37

4、.8k二、元件清单TLC083 1片 100K电阻 2只CD40106 1片104 2只10uf （储能） 2只10k（电位器） 1只102（电容） 1只三、电路原理图。单元四：分频器的设计与制作一、74LS161介绍 四位二进制可预置的同步加法计数器RD: 异步负数端 CP：时钟P0P3：四个数据输入端CEP/CET: 记数始能端Q0Q3: 数据输出端TC: 进位输出端CPPERDCEPCETQL全为LLH预置数据HHHH记数HHL保持HHL保持（1）当RD=0时，输出全为低电平。异步清零，当RD=0，Q3Q2Q1Q0=0000（2）同步置数PE=0 RD=1 ，且CP端有上升沿时，将P0P

5、3的数据送到Q0Q3上输出。（3）记数PE=RD=CEP=CET=1，且有上升沿。（4）保持只要CEP、CET有一个为低电平。二、分频 若为n分频，输出信号的一个周期包含n个CP三、分频器设计：6分频、10分频、30分频。 （1）6分频器 输出的一个周期包含6个CP时钟周期，且高低电平各占3个。 方案：将Q3作为输出 当Q3Q2Q1Q0=0000时，通过置数功能，使Q3Q2Q1Q0=0110 当Q3Q2Q1Q0=1000时，通过置数功能，使Q3Q2Q1Q0=1110 PE=Q2/Q1 P3P0=Q3 110 RD=CEP=CET=1（2）10分频器将Q3作为输出Q3Q2Q1Q0= P3P2P1

6、P0=0100Q3Q2Q1Q0= P3P2P1P0=1100其电路连接图如下：（3）30分频器方案 5*6 2片74LS161方案 10*3 2片74LS161方案 15*2 1片74LS161，一片74LS74以上三个方案中选择方案，其电路图如下：单元五：滤波电路的制作一、设计任务4K （方波） 4K（正弦）12K（方波） 12K（正弦）20K（方波） 20K（正弦）设计三个低通滤波器，截止频率分别为4K、12K、20K。二、TLC04（1）时钟频率：截止频率=50：1，因此需要200K、1M的时钟。（2）截止频率：0.1H30KHZ（3）供电：+-2.5v+-6v（4）封装（DIP-8）C

7、LKIN：CMOS时钟CLKR：TTL时钟LS：电平选择（LS=1 CMOS电平；LS=0 TTL电平）单元六：相位调整电路的制作一、理论分析f(t)=4/sintf3(t)= 4/*1/3*sin3tf5(t)= 4/*1/5*sin5t当t=0时，f(t)=f3(t)=f5(t)=0当t=2时, f(t)=f3(t)=f5(t)=0基波的一个周期与3次谐波的3个周期及5次谐波的5个周期重合。二、调整方案其中（1）是超前调整的方案。（2）是滞后调整的方案。三、反相反相比例运算电路。三、选择调整方案1、确定其基波与3次谐波、5次谐波的相位关系。2、选择方案。3、确定元件参数。单元七：幅度调整电

8、路的设计与制作一、调整目标。基波峰-峰值：6V3次谐波峰-峰值：2V5次谐波峰-峰值：1.2V注：本系统拟合成的方波无直流分量。二、信号现状。基波：最大值3V 直流分量1.5V3次谐波：最大值1V 直流分量0.5V5次谐波：最大值0.6V 直流分量0.3V三、调整方案。同相比例运算放大电路：A=1+Rf/R11反相比例运算放大电路：A=- Rf/R1经分析选择反相比例运算放大电路。它的放大倍数可以等于任意值。四、电路连接图如下：单元八：总调把基波、3次谐波、5次谐波去除直流分量，幅度调整好的三路信号经LM358总调，其电路连接图如下：单元九、参考文献 1 张靖武，周灵彬.单片机系统的PROTEUS设计与仿真M.北京：电子工业出版社，2007.2 徐受蓉.C语言程序设计M.重庆：西南师范大学出版社，2008.3胡宴如、狄苏燕.模拟电子技术基础M .北京：高等教育出版社,2006. 4黄国祥、刘芬.数字电子技术M.湖北长江出版集团,2008. （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）