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信号波形合成实验电路设计 信号波形合成实验电路设计

格式:word 上传:2022-06-25 15:34:10

《信号波形合成实验电路设计》修改意见稿

1、“.....采样脉冲由采样定时器产生,单通道多次转换,内部时钟源不分频采样信号由仅首次触发,打开模块计算电压值不做赘述。三角波合成电路将移相之后的正弦波经过幅值调整处理之后,得到幅值比为的正弦波,将所得正弦波送到加法器三个信号输入端进行叠加,即得到所需三角波。所使用的主要芯片为。是种低噪声,非斩波稳零的双极性运算放大器。它具有非常低的输入失调电压......”

2、“.....同时具有输入偏置电流低和开环增益高的特点,这种低失调高开环增益的特性使得特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。宽的输入电压范围与高达的共模抑制比和高输入阻抗的结合,在同相电路阻态中提供了很高的精度,即使在很高的闭环增益下,也能保持极好的线性和增益精度原理图请参照附录中图方波振荡电路该电路主要以芯片为主原理图请见附录中图是种精密度高,低失真,高频率波形发生器件。该芯片只需要个别外围元件就能产生从的低失真正弦波,三角波,矩形波等脉冲信号。这三种波形波形由波形设定端,控制,其编码如下表所示其中表示任意状态,为高电平,为低电平表和编码表这些波形的频率和占空比可以由电流,电压或电阻控制,所以实质上也是种变换器件。为了简化电路,引脚接地,使该信号发生器各种波形的占空比固定为。的输出频率由......”

3、“.....当时,输出频率,当≠时,输出频率。加法器图加法器电路原理图此电路即为个简单的同向加法电路。将三个输入信号同时加到运放同向端,其输入输出电压的关系为令则有输出电压移相电路波形正弦波方波三角波图移相图在串联电路中,若输入电压是正弦波,则电路中各处的电压电流都是正弦波。从相量图可以看出,输出电压相位引前输入电压相位个角,如果输入电压大小不变,则当改变电源频率或电路参数或时,角都将改变,而且点的轨迹是个半圆。同理可以分析出分频分频分频图三角波合成原理图图滤波电路原理图图基波和三次谐波波形图图合成方波图图基波和五次谐波图形软件程序指令数据选择信号读写信号使能信号,以电容电压作为输出电压时,输出电压相位滞后输入电压相位个角。因此,不论以端或端作输出,其输出电压较输入电压都具有移相作用,这种作用效果称移相。再结合有源器件......”

4、“.....通过采样,利用冒泡法,将峰值检测出。再配合复位键的使用,确保被检测出的电压值是稳定的,以此实现对幅值的稳定显示具体程序请参见附录图程序流程图中断中断服务程序采样数据处理返回开始初始化允许中断调用显示函数五系统测试和数据分析测试仪器数字示波器测试方法分别测量经滤波处理后的基波,三次谐波和五次谐波的峰峰值以及频率,然后测量合成电路产生的近似方波和三角波的频率以及峰峰值,并配以检测图形。相关测试数据表测量数据记录表测量结果图形请参照附录中图至图和图至图。结果分析由图可以得到方波信号源产生频率为的双极性方波,图至图为此方波分别进行分频,分频,分频后所得到的频率为,,的单极性脉冲。图为移相后基波与三次谐波之间的相位关系,图为移相后基波与五次谐波之间的相位关系,图为合成的近似方波,其幅度为,误差小于......”

5、“.....还较好地完成了题目发挥部分的要求,合成的近似方波与方波相似程度较高。在每个模块都能正常工作的情况下,整块连调时候会出现共地问题,导致整块电路会有个的工频干扰,改进措施是系统地线不能出现环路,所有地线最好接在个点,包括单片机的数字地和模拟地。测量量数据波测量值理论值测量值理论值次谐波三次谐波五次谐波合成方波合成三角波七附录图方波振荡源产生的波形图图分频后得到的脉冲的波形图图分频后得到的脉冲的波形图图分频后得到的脉冲的波形图图方波振荡电路原理图图分频电路原理图图移相电路原理图声不能忽略。方案二采用状态变量可调滤波电路。这种滤波电路截止频率与值受不同元件控制且互相没有影响。可以用乘法型数模转换芯片代替电路中控制中心频率的电阻,通过程序改变输出以改变等效接入电阻达到中心频率程控的目的。设计中采用来代替本滤波电路中的相关控制电阻......”

6、“.....从而改变等效接入电阻而达到程控的目的。方案三二阶巴特沃斯带通滤波器。二阶巴特沃斯滤波带通滤波电路是最简单也是最常见的滤波电路,该滤波器的幅频响应在通带中具有最大平坦度,且电路简单易操作。综和比较后,选择方案三。移相方案比较方案同步信号,正弦信号通过过零比较器变为相位与周期致的同步方波,上升沿与下降沿检验电路检验出同步方波的上升沿和下降沿,产生的两个尖脉冲分别对应同步信号正负半周的触发信号。采用该触发信号启动计数器进行减法计数,转换器输出值置为计数器的初值,当减法计数器为时则产生移相后的尖脉冲,减法计数器的启动和停止脉冲之间的相位差,即对应于脉冲群与正弦波之间的相位差。方案二移相电路主要是基于电容器的电流超前电压度这特性再结合有源器件构成。该电路外围电路简单,便于实行操作。经过综合考虑,选择方案二......”

7、“.....对周期信号由它的傅里叶级数展开式可知,各次谐波为基波频率的整数倍。数学上可以证明方波可表示为图次谐波分解与合成图通过个选频网络可以将电信号中所包含的频率成份提取出来。将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率的系列有源带通滤波器电路上。从每有源带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。本实验所用的信号是的方波,而用作选频网络的种带通滤波器的输出频率分别是。在理想情况下,偶次谐波应该无输出信号,始终为零电平,而奇次谐波则具有很好的幅度收敛性,理想情况下奇次谐波中三五次谐波的幅度比应为。但实际上因输入方波的占空比较难控制在,且方波可能有少量失真以及滤波器本身滤波特性的有限性都会使得偶次谐波分量不能达到理想零的情况......”

8、“.....将基波,三次,五次谐波进行倍,倍,倍放大,得到幅值为,,正弦波,三硬件电路设计系统框图图硬件框图本系统经过方波振荡电路产生个的双极性方波,经过数字电路分别进行分频,得到频率为的脉冲,再分别进行电容隔离,滤波,得到三个相位不同的正弦波,再经过移相电路,使三个正弦波相位致,并通过单片机编程将三个正弦波的幅值检测并显示出来。最后将所得的三个正弦波送到加法器中,合成个近似方波和三角波,其中近似方波频率为,波形幅度为。主要模块电路分频电路此电路中所用的具有计数功能,分频就是基于此种功能。不仅可用于计数,还能用于分频。如进制计数器即分频电路。片可构成最大进制计数器是十进制。若分频数大于,则要用两片或多片级联。计数功能采用反馈清零法,但得到的波形占空比并不为。在此就可以用触发器进行整形......”

9、“.....还能进行二分频。该电路就是对的方波分别进行分频,分频,分频后,再将所得波形用触发器进行二分频并整形,得到目标波形原理图请见附录中图滤波电路单片机显示幅值分频双极性方波分频分频三角波加法器近似方波移相电路正弦波正弦波滤波正弦波分频分频方波振荡分频加法器二阶巴特沃斯带通滤波器的值越小,则带通越小,也就能得到我们所需频率的波整体原理图请见附录中图主要数据计算公式为经测量得到,从分频后的方波信号中滤出的正弦波,其峰峰值为,通频带宽为,中心频率为,增益为。图幅频,相频特性图对信号进行滤波所的信号的幅频特性蓝线及相频特性红线图带宽为图频率延时图在位置,滤波使信号延时,改变了信号相位。得到与的正弦波原理与上述相似,在信号波形合成实验电路设计摘要本系统利用函数信号发生器产生方波,经过分频滤波处理,得到三种正弦波并分别作为基波......”

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