班級(jí)：

姓名：

學(xué)號(hào)：實(shí)驗(yàn)五方信號(hào)的解與合成一實(shí)目和求了解和掌握方波信號(hào)的產(chǎn)生、方信號(hào)的諧波分解和合成的電路原理和方法；了解和掌握電路原理圖和PCB的一般方法；了解和掌握電路焊接和調(diào)試的一方法；制作出方波的分解和合成的電路物并調(diào)試成功。二實(shí)儀1、臺(tái)式電腦、雙蹤示波器1臺(tái)3字萬(wàn)用表、電路板制作工具。三實(shí)原、方信的解合原任何電信號(hào)都是由各種不同頻率幅度和初相的正弦波迭加而成的。從周期信號(hào)由它的傅里葉數(shù)展開(kāi)式可知波波頻率整數(shù)倍11-1中的方波信號(hào)如公式5-1）示。

以分解為奇次諧波相加的式，

d

133

,

k

，（5-1其中

2T

,

T

為方波信號(hào)的周期。圖方波方波信號(hào)的分解合成原理框圖圖5-1中為方波信號(hào)的分與合成電路的電路原理框圖。將被測(cè)方波信號(hào)加到分別調(diào)諧于波和各次奇諧波頻率的一系列有源帶濾波器電路上，從每一有源帶通濾波器的輸出端可以用示波觀察到相應(yīng)頻率的正弦波驗(yàn)的被信號(hào)

是50Hz的波作頻網(wǎng)的種有帶濾器輸分別是（基波、4次波，頻率分別是、200Hz。在理想情況下，偶次諧波應(yīng)該無(wú)出信號(hào)，始終為零電平，而奇次諧波則具有很好的幅度收斂，理想情況下奇次諧波中的1、7次波幅比為入方波的占空比較難控制在50%可能有少量失真以及濾波器本身濾波特性都會(huì)使是偶次諧分量不能達(dá)到理想零的情況，因此非理的方波信號(hào)包含一定的偶次諧波分量。、方信的生分和成電實(shí)原總方如所：用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器模塊）一個(gè)值在，空為50%頻率為的性的周期性方波信號(hào)；方波信號(hào)分別通過(guò)路階有源RC帶通電路，別取得方波信號(hào)的基波50Hz次150Hz）5次波250Hz）號(hào)，這路諧號(hào)分別通RC有1班級(jí)：

姓名：

學(xué)號(hào)：移相放大電路，分別將其相位和幅值調(diào)整到基本滿足公式）所示的要求的諧波信號(hào)，最后通同相有源加法器電路將其相加，還原出一個(gè)近似的方波信，還原出的近似方波信號(hào)幅值為5V，頻率為50Hz占空比為，峰部分波形盡量坦，在半個(gè)周期內(nèi)有5個(gè)頭。（1的方波信號(hào)使用集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器模塊ICL8038）來(lái)產(chǎn)生CL8038的腳功能圖如圖所。ICL8038是片集成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其內(nèi)部框圖如圖5-3所。它由恒流源I和I電壓比較1器A和B觸發(fā)器、緩沖器和三角波變正弦波電路等組成圖ICL8038片管腳功能圖

圖ICL8038內(nèi)部原理框圖外接電容由個(gè)恒流源充電和放電壓較器AB的值分別為電源電（指U+U的2/3CC和。流源I和I的小可通過(guò)外接電阻調(diào)節(jié)，但必須I1

I。當(dāng)觸發(fā)器的輸出為低電平時(shí)，恒流源1I斷，恒流源I給充，它的兩端電壓隨間線性上升，當(dāng)達(dá)電源電壓的時(shí)電壓比較2CC器A的出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出由低電平變?yōu)殡娖?，恒流源C接通，由于I、I（設(shè)I=I21恒流I將電流2I加到上充電，相當(dāng)于C一個(gè)凈電流I放C兩端的電壓U又轉(zhuǎn)為直線下降。當(dāng)21它下降到電源電壓的時(shí)電壓比較器B的輸出電壓發(fā)生跳變，使觸發(fā)器的輸出由高電平跳變?yōu)樵瓉?lái)的低電平，恒流源I斷開(kāi)I再C充，…如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩。若調(diào)整電路，使I，則觸發(fā)器輸2121出為方波，經(jīng)反相緩沖器由管腳⑨輸出方波信號(hào)C上的電壓U上與下降時(shí)間相等時(shí)為三角波，經(jīng)電壓C跟隨器從管腳③輸出三角波信號(hào)。將三角波變成正弦波是經(jīng)過(guò)一個(gè)非線性的變換網(wǎng)絡(luò)（正弦波換器）而得以實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)三角波電位向兩端頂點(diǎn)擺動(dòng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)提供的交流通路阻抗減小，這樣就使三角波的兩端變?yōu)槠交恼也?，從管腳②輸出。帶通濾波器模塊電路使用二階有源濾波器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在電路實(shí)際制作中采用3路階有源濾波器，分別濾出方波信號(hào)中的基波、三次諧波和五次諧波分量。方波信號(hào)的合成電路使用有源同相加法器電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)濾波器產(chǎn)生的基波、三次諧波和五諧波分量相位可能不一致，另外三個(gè)諧波幅值不一定滿足比例關(guān)系，在通過(guò)加法器合成之前，過(guò)三路有源移相同相放大法電路將三各諧波的幅值和相位調(diào)整到一致，然后再通過(guò)加法器電路合成出一近似方波信號(hào)。四實(shí)內(nèi)及驟、參照?qǐng)D示的方波信號(hào)的產(chǎn)生、分解和合成電路原理圖，使用軟繪制出電路原理。、參照?qǐng)D所示的方波信號(hào)的產(chǎn)生、解和合成PCB圖，使用PROTEL軟繪制出電路。、使用手工制作單面板方，制作出PCB板，PCB線為，部分線路在元件面使用跳線。、焊接電路元件，并調(diào)試成功。2班級(jí)：

姓名：

學(xué)號(hào)：、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，參照附錄中的范文格式要求。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：圖方信的產(chǎn)生、分解和合成的電路原理圖3班級(jí)：

姓名：

學(xué)號(hào)：

圖方信號(hào)的產(chǎn)生、分解和合成的電路PCB在方案論證部分，詳細(xì)論述方波信號(hào)的產(chǎn)生、分解和合成的數(shù)學(xué)理論模型，和電路的實(shí)現(xiàn)方法詳細(xì)說(shuō)明各模塊電路的電子元器件的型號(hào)和參數(shù)的選擇依據(jù)；在測(cè)試部分，詳細(xì)介紹電路調(diào)試和測(cè)試的原理和方法，以及測(cè)試結(jié)果。詳細(xì)分析測(cè)試結(jié)果，說(shuō)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。附件：文板指導(dǎo)老：邵建設(shè)參賽隊(duì)：汪祥

池玉辰

信號(hào)波合實(shí)驗(yàn)電王穎學(xué)校及系：黃岡師學(xué)院、理科學(xué)與技學(xué)院摘要：本設(shè)計(jì)采用高精MAX038波形發(fā)生器產(chǎn)生300kHz的方波信號(hào)，經(jīng)30分頻、10分頻6分頻后分別得到頻率為50kHz空比50%的3脈沖信號(hào)由運(yùn)算放大器組成的帶通濾波器進(jìn)行濾波后，產(chǎn)生頻率為、30kHz和50kHz幅度分別為6伏、2伏和0.6伏的正弦波信號(hào)，然后利用單片機(jī)和有效值檢測(cè)芯片AD637對(duì)3路正弦信號(hào)的幅值進(jìn)行了檢測(cè)并顯示。路正弦波信號(hào)通過(guò)移相電路后相位調(diào)整到相同，然后通過(guò)加法電路合成為10kHz近似方波信號(hào)外3路正弦波信號(hào)還通過(guò)變換和合成電路得到成10kHz的近似三角波信號(hào)結(jié)果表明利用諧波分解和合成原理產(chǎn)生的近似方波信號(hào)和三角波信號(hào)，效果理想，達(dá)到了題目的設(shè)計(jì)要求。4111111班級(jí)：

姓名：

學(xué)號(hào)：關(guān)鍵字頻；帶通濾波；移相；有效值檢測(cè)；方波合成；三角波合成一．系統(tǒng)案論證1.1系框及案述1.1.1系統(tǒng)框圖圖1信號(hào)波形合成電路的系統(tǒng)框圖。1.1.1方案描述如圖1所示MAX038波形發(fā)生器產(chǎn)生的方波信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻10分頻6分頻后分別得到的脈沖信號(hào)種脈沖信號(hào)分別經(jīng)過(guò)帶通濾波器后形10KHz、30KHz50KHz的正弦波信號(hào)經(jīng)移相電路進(jìn)行變換后分別得到峰值為6V率10KHz的正弦波；峰峰值為2V、頻率為30KHz正弦波信號(hào)；峰峰值為1.2V、頻率為50KHz正弦波信號(hào)。這三路信號(hào)通過(guò)反相加法電路合成后得10KHz的方波，與此同時(shí)，移相后的三路信號(hào)通過(guò)三角波產(chǎn)生電路得到頻率為的三角波路中應(yīng)用到AD637芯片來(lái)讀取移相后的正弦波信號(hào)的有效值，然后送給單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換得到正弦波的峰峰值并通過(guò)液晶顯示器進(jìn)行顯示。圖信號(hào)波合成電路的系統(tǒng)框圖二．理論析與計(jì)算2.1方信的解合周期信號(hào)是由一個(gè)或幾個(gè)、乃至無(wú)窮多個(gè)不同頻率的諧波疊加而成的，因此，周期信號(hào)可以分解成多個(gè)乃至無(wú)窮多個(gè)諧波信號(hào)。方波信號(hào)的傅里葉分解函數(shù)：f1

1ttsint3

(2-1)在理想情況下，方波的偶次諧波應(yīng)該無(wú)輸出信號(hào)，始終為零電平，奇次諧波中的一、三、五次諧波的幅度比為1）（1/5號(hào)源輸出300KHz的方波信號(hào)經(jīng)過(guò)分頻濾波電路后可以得到10KHz、30KHz、的方波，其計(jì)算公式表示如下：5ttt2f

班級(jí)：姓名：33

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學(xué)號(hào)：(2-2)圖21、3、5次諧波的分解與合成圖頻率為10KHz的正弦波信號(hào)的峰峰值為6V率為30KHz的正弦波信號(hào)的峰峰值為2V；頻率為50KHz的正弦波信號(hào)的峰峰值為1.2V。圖2所示分別為1、3、次諧波的分解與合成圖。各次諧波合成方波的幅值為。三．電路程序設(shè)計(jì)3.1電設(shè)3.1.1方波振蕩路3.1.3帶通濾波路3.1.4移相電路3.1.5方波變換合成路3.1.6三角波變和合電路3.1.7正弦波幅測(cè)量顯示電四．實(shí)驗(yàn)試及測(cè)試結(jié)分析4.1測(cè)試儀器數(shù)字示波器TDS2012B；數(shù)字萬(wàn)用表函數(shù)信號(hào)發(fā)生器；雙路輸出直流穩(wěn)壓電源。4.2測(cè)試果及分析圖10中CH1信號(hào)為方波信號(hào)源輸出的電壓波形，脈沖頻率為300KHz，占空比為50%，幅值為。CH1為分頻電路的輸入信號(hào)。CH2為方波信號(hào)源輸出的雙極性的方波信號(hào)頻率為300KHz，占空比為50%，幅度為2V。圖11、圖和圖中的均為信號(hào)源輸入的方波信號(hào)CH2分別為6分頻分頻和30分頻后的輸出脈沖信號(hào)值均為5V,率分別為50KHz、30KHz和見(jiàn)300KHz方波脈沖通過(guò)分頻電路了符合要求的頻率為50KHz、6班級(jí)：

姓名：

學(xué)號(hào)：30KHz和10KHz的方波信號(hào)。圖10方波信號(hào)源輸出的電壓波形圖11方波信號(hào)3分頻輸出的電壓波形利用圖12、圖13和圖中50KHz、30KHz和10KHz脈沖信號(hào)，通過(guò)濾波電路和移相電路，獲得了符合要求的3路正弦波信號(hào)。從圖14圖15和圖16中可以看出，實(shí)驗(yàn)獲得符合設(shè)計(jì)要求50KHz、30KHz和10KHz弦波信號(hào)（3副圖中的CH2通道信號(hào)幅度分別為、2V和6V相位相同還通過(guò)法器電路合成產(chǎn)生了比較理想的近似方波信（通道信號(hào)方波信號(hào)的幅度近似為論分析和計(jì)算的結(jié)果一致為利用和10KHz正弦波信號(hào)合成的近似三角波信號(hào)波形。三角波信號(hào)的幅度為5V符合設(shè)計(jì)要求，與理論分析計(jì)算值一致。利用AD637有效值測(cè)量芯片和MSP430F149單片機(jī)建了3路正弦波信號(hào)的有效值測(cè)量電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)液晶顯示器顯示數(shù)據(jù)和示波器測(cè)量數(shù)據(jù)相比較量得到和10KHz正弦波信號(hào)的幅度峰峰值分別為5.90V2.05和1.19V,測(cè)量誤差小于5%，測(cè)量精度高。五．總結(jié)綜合上述部分的測(cè)試結(jié)果，本設(shè)計(jì)較完滿的完成了題目基本部分的要求，還較好的完成題目發(fā)揮部分的要求。采用TI公司提供的運(yùn)算放大器和單片機(jī)等部分芯片，完成