信號波形處理設計論(編輯修改稿)
2025-07-09 07:42 本頁面
【文章內容簡介】 案三：鎖相環(huán)CD4046CD4046是通用的CMOS鎖相環(huán)集成電路，具有電源電壓范圍寬（為3V－18V），輸入阻抗高(約100MΩ)，動態(tài)功耗小的特點。產(chǎn)生的方波信號頻率滿足設計需要，并且波形理想。故本設計采用該方法實現(xiàn)方波振蕩電路。 分頻器單元方案設計 在該部分電路設計時，設計者考慮了幾個問題：首先，信號波形要純凈方便，頻率成份清楚；其次，就是信號輸出的占空比最好是50%，考慮了如下幾種方法：方案一：FPGA/CPLD可編程邏輯器件在FPGA/CPLD上使用 VHDL 進行分頻器設計，可以實現(xiàn)任意分頻，且信號穩(wěn)定性好，考慮到與模擬設計大賽主題，沒有采用該方法。方案二：脈沖計數(shù)分頻采用計數(shù)器電路可方便有效地實現(xiàn)分頻功能。在功能上能夠滿足需要且電路簡單，因此決定采用計數(shù)器74HC161等芯片實現(xiàn)分頻功能，但若要實現(xiàn)50%的占空比則電路相對較為復雜。 濾波單元方案設計濾波單元電路完成的功能是將分頻后的方波信號轉化成相應頻率的無失真的正弦信號。要充分考慮濾波器過渡帶、衰減帶特性。方案一：無源濾波RC無源濾波器具有電路簡單，抗干擾性強，較好的低頻性能，但是RC參數(shù)計算較為困難，在濾波特性上與有源濾波相比有一定差距。方案二：有源濾波器有源濾波電路是指使用放大器實現(xiàn)濾波功能。有源濾波能夠濾除諧波，同時還可以動態(tài)補償無功功率。其優(yōu)點是反映動作迅速，濾除諧波可達到95％以上，補償無功細致。并且考慮到競賽的要求，選用了TI公司的LM358進行濾波單元的設計。 移相單元方案設計通過對方波信號頻譜的分析以及MATLAB仿真可知，6V、10kHz的正弦波信號和2V、30kHz的正弦波信號在相位一致時，能夠合成所需要的波形信號。由于前端對兩路信號進行了濾波，造成了相位偏移，故需通過移相電路使得兩路信號相位一致。本設計采用電路簡單的RC電路，設定合適的電容和變阻值,能夠滿足設計需要。 加法器單元設計該單元是將調相后的兩路信號進行疊加，得到需要的波形信號。按照競賽要求選擇TI公司的TLC085進行加法器的設計。 正弦波幅度測量模塊該題目唯一可以使用的微處理器模塊在此，采用TI MSP430超低功耗單片機，控制外部AD器件實現(xiàn)對信號采集和測量。
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