【正文】 頻率源 5 運放非線性產(chǎn)生方波 5 使用晶振產(chǎn)生方波 5 使用 038產(chǎn)生方波 5 分頻電路設(shè)計方案 6 移相電路方案分析 6 波形變換電路分析 8 信號合成電路分析 9 信號檢測與顯示方案分析 9 顯示模塊 9 第 3 章 總體方案設(shè)計與實現(xiàn) 10 方波發(fā)生電路設(shè)計 10 方波產(chǎn)生的原理 10 分頻電路設(shè)計 13 方波 三角波變換電路設(shè)計 17 三角波 正弦波變換電路設(shè)計 18 移相電路設(shè)計 19 比例運算電路設(shè)計 19 波形疊加電路設(shè)計 21 PCB 圖與原理圖 22 第 4 章 防干擾措施 24 第 5 章 測試與調(diào)整 26 整機指標(biāo) 26 測試方法 26 測試結(jié) 果 26 結(jié) 論 29 謝 辭 30 參考文獻 31 附 錄 32 前 言 隨著社會的發(fā)展 ,信號在生活中的應(yīng)用越來越廣泛了 ,他是一種運載消息的工具 ,可以傳達某些信息和消息 ,在這個通訊發(fā)達的時代 ,起著十分重要的作用 ,有了它距離不將不是問題。 關(guān)鍵詞 :方波 ,分頻 ,CD4017,積分 ,單片機 Signal waveform synthesis experiment circuit ABSTRACT This design first to produce a square wave, frequency division to get different frequency square wave and square wave into sine wave, and the synthesis of approximate square wave signal, constitutes the signal waveform synthesis experiment circuit. This system mainly consists of the following parts: the square wave generated by the opamp THS4011 nonlinear circuit。在本課題中 ,由運放組成的方波產(chǎn)生電路 ,根據(jù)運放的非線性可以產(chǎn)生 300K 赫茲的方波 ,然后由分頻電路可產(chǎn)生各次的諧波。方波變?nèi)遣ㄓ性捶e分電路 。信號波形合成實驗電路畢業(yè)設(shè)計論文 畢業(yè)設(shè)計論文 題 目 信號波形合成實驗電路 學(xué)院名稱 電氣工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 朱衛(wèi)華老師 職 稱 副教授 班 級 電卓 093班 學(xué) 號 20204470337 學(xué)生姓名 2020 年 5 月 31 日 信號波形合成實驗電路 摘 要 本設(shè)計先產(chǎn)生一個方波 ,分頻得到不同頻率的方波 ,然后方波轉(zhuǎn)化成正弦波 ,并將這些信號合成近似的方波 ,構(gòu)成了信號波 形合成實驗電路。RC 無源積分電路 。再經(jīng)過積分、濾波和放大以后得到了所需要的正弦波 ,最后通過加法器合成正弦波可以合成近似的方波。 By CD4017 counter and frequency division circuit of CD4013。在信息時代 ,國內(nèi)外都在專注研究信號 ,因為它有著極其重要的地位 ,這就包括信號的屏蔽 ,信號防干擾 ,以及信號解碼等。因此我們引入信號的分解與合成來學(xué)習(xí)與了解。 第一章 技術(shù)指標(biāo) 1系統(tǒng)功能要求 課題的任務(wù)是對一個已知的固定頻率的方波進行轉(zhuǎn)換產(chǎn)生三個不同頻率的正弦波信號 ,然后再將這三個正弦信號進行合成 ,形成近似方波信號。 圖 1 利用正弦波的基波與三次諧波合成的近似方波 發(fā)揮部分 再將產(chǎn)生的 50KHz、峰峰值 的正弦波信號作為五次諧波 ,加到信號疊加電路 ,使疊加后的波形信號更加接近于方波。再將 10kHz、 30kHz和 50kHz 三路波形通過疊加電路合成方波 ,同時調(diào)整電路 ,理想狀態(tài)下波形如圖2。雖然 CMOS 型 3個分壓電阻不再是 5KΩ ,但仍然延用 555 名稱。其 電路圖與工作波形如下圖 1(a)(b)所示 : 圖 1 555 電路圖與工作波形 當(dāng)接通 VCC 后 ,VCC 經(jīng) R1 和 R2對 C充電。 其第一個暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度 tp1,即 uc 從 VCC/3 充電上升到 2VCC/3 所需的時間 : tp1≈ +R2C 第二個暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬 度 tp2,即 uc 從 2VCC/3 放電下降到 VCC/3 所需的時間 : tp2≈ 振蕩周期 : T=tp1+tp2≈ +2R2C 根據(jù)以上公式 :將 R11k,R2 為滑動變阻器 ,調(diào)節(jié) R2 的阻值即可改變振蕩周期與頻率。使用該方法產(chǎn)生的方波信號穩(wěn)定度比較高 ,但是需要搭建石英晶體振蕩器電路 ,并且進行鎖相環(huán)的分頻與倍頻設(shè)置 ,所需的電路較復(fù)雜 ,故不作考慮。 使用晶振產(chǎn)生方波 本電路使用晶振外加邏輯芯片 74HC14 來產(chǎn)生方波 ,電路簡單 ,單產(chǎn)生的波形容易受到干擾而出現(xiàn)尖峰以及失真 ,故不采用本電路。他的原理和集成計數(shù)器相差不是很大 ,實現(xiàn)起來也十分的容易 ,但是編程分頻后得到的時鐘有可能會出現(xiàn)許多不穩(wěn)定的因素 ,如出現(xiàn)尖峰、失真等情況 ,這種方案適合于頻率要求不高的電路設(shè)計 ,因此不采用此方案。移相電路是對分頻濾波以后的各個諧波信號進行相位的調(diào)整 ,使它們的相位關(guān)系能同步 ,因此本設(shè)計是根據(jù)相位超前與相位滯后的理論 ,分別設(shè)置積分電路與微分電路 ,根據(jù)需求 ,設(shè)計相應(yīng)的電 路滿足系統(tǒng)需要。的相移。 圖 1(a)滯后電路 圖 1(b)超前電路 圖 2移相電路 方案二 :等幅移向電路 如圖 3 所示 ,為等幅移向電路 ,通過改變電阻 ,電容值可以使信號的相位移動 ,改變原有的相位 ,可以實現(xiàn)多個相位同步的目的。一類是利用單片機計數(shù)延時的方法實現(xiàn) 。以延時輸出方波的方式實現(xiàn)的移相 ,輸出信號的頻率以參考信號的頻率為準 ,而參考信號的頻率則可以精確給定 ,可用于對頻率要求高 ,且需無級移相 的場合 ,但其硬件電路比較復(fù)雜 ,綜合考慮不適合本設(shè)計需要。其帶通的范圍很窄 ,要與各次諧波的頻率接近。 方案二 :采用實時 DSP 數(shù)字濾波技術(shù) ,數(shù)字信號靈活性大 ,可以在不增加硬件成本的基礎(chǔ)上對信號進行有效的濾波 ,但要進行濾波 ,需要 A/D、 D/A 既有較高的轉(zhuǎn)換速率 ,處理器具有較高的運算速度 ,成本高。故方波轉(zhuǎn)三角波選此方案。 信號的檢測與顯示方案分析 信號的檢測和顯示部分用的是單片機 MSP430 來完成的 ,由于檢測的信號最高頻率僅僅為 50KHz,檢測信號送到 MSP430 的 10 位 AD 轉(zhuǎn)換并換算 ,可以得到其幅值 ,將得到的幅值送給顯示器顯示。 方案選擇 :因此 ,我們采用方案一 ,選擇 LCD12864 作為本設(shè)計的顯示模塊 ,以便達到題目的要求。這時 ,電容 C1 通過 R R5 向運放的輸出端放電 ,電容 C1的電壓 下降 ,此時 ,當(dāng)電容的電壓低于運放同向輸入端電壓時 ,運放輸出端電壓再次翻轉(zhuǎn) ,輸出高電平 ,如此的周而復(fù)始 ,產(chǎn)生振蕩 ,輸出方波信號。 T2 *(R2+R5)* C1 * Ln(2R1/R6+1)。 如果所定的頻率為 300K 赫茲 ,并且假定 C1 為 1000P 的話 ,根據(jù) F1/T,可以得出周期為 :T1/300000Hz(S) 106(S),則 : *(R2+R5)* 10 6 (R2+R5)( * 106)/( * 1000 * 1012)1500(Ω)(KΩ) 因此我們可以選擇電位器 R5大小為 2千歐 ,然后在配合固定電阻 R2大小為 300 歐姆 ,調(diào)節(jié)電位器就可以改變振蕩的頻率。 5 V 到177。 THS4011 在接入電路中 ,當(dāng)頻率達到 f 1 MHz 時 ,總諧波失真為 80 dBc,比較適合本設(shè)計的參數(shù)要求 ,其封裝如圖 所示。至于 CD4013,他的作用就是將 CD4017 分頻后的信號再進行兩分頻 ,設(shè)計電路見圖 所示。到此 ,三種諧波信號都以產(chǎn)生。實物圖如圖 圖 CD4017 它的時鐘輸入端具有對脈沖進行整形功能 ,對輸入時鐘信號的下降沿和上升沿?zé)o時間無限制 ,是由于輸入端的斯密特觸發(fā)器。 工作條件 : 正常工作的電源電壓范圍 :3V15V。此器件可用作分頻器 ,也可單獨用移位寄存器 ,當(dāng)時鐘信號是上升沿出發(fā)時 ,那么 Q輸出端的邏輯電平信號將會同步于 D觸發(fā)端。根據(jù)運放虛短、虛地以及虛斷的特性 ,如圖 所示。我們可以用傅里葉函數(shù)將三角波展開為一次諧波、三次諧波、五次諧波等奇數(shù)次諧波