信號波形合成畢業(yè)設計(編輯修改稿)
2024-12-29 16:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 該系統(tǒng)設計可以分為五部分：方波振蕩器、分頻器、濾波器、移相器和加法器。 方波振蕩器：可采用硅振蕩器，其可產(chǎn)生高頻方波； 分頻器：該部分可在 CPLD 上編程實現(xiàn)，分頻可采用扭環(huán)計數(shù)器，最終得到 10kHz、 30kHz 和 50kHz 的方波； 濾波器：通過軟件設計得到濾波電路，共有三個濾波電路，注意濾波電路中的電阻的精度應該盡量高，這樣才能將波濾的更干凈； 移相器和加法器：移相器由 D觸發(fā)器組成，加法器的輸入端用電位器以方便波形調(diào)幅。 整體方案框圖 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 7 第三章 單元電路設計 方波振蕩器電路設計 方波直接由一個硅晶體振蕩器產(chǎn) 生，此次實驗中采用的是產(chǎn)生 12MHz 方波的硅晶體振蕩器。硅晶振的頻率穩(wěn)定度很高，這是在此次實驗中選取硅晶振作為方波振蕩器的一個很重要的原因。 分頻電路設計 現(xiàn)在輸入信號是 12MHz 的方波信號，要同時得到 10kHz、 30kHz 和 50kHz的方波信號，我們可以對 12MHz 的方波進行逐級分頻。經(jīng)過不斷的試驗，最終我們選取了一個較為合理的分頻步驟以及中間采用的電路設計如下： 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 8 先通過模擬觀察分頻信號，再通過示波器測量每一個方波的頻率，以驗證電路的準確性。 濾波電路設計 濾波電路 可直接用 FilterPro Desktop 軟件得到， 10kHz、 30kHz 和 50kHz的濾波電路如下所示。 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 9 圖 3 10kHz 方波對應的濾波器 圖 4 30kHz 方波對應的濾波器 圖 5 50kHz 方波對應的濾波器 三個帶通濾波器用軟件實現(xiàn)的方法一致，基本參數(shù)的設定方法也是一致的，其參數(shù)設定原理如下： 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 10 圖 6 帶通濾波器電路圖 帶通濾波器電路圖如上所示，根據(jù)圖 6可導出帶通濾波器的傳遞函數(shù)為 )2()](1111[1)1()](1111[CR1)1()()()(4512111323114502132121451211132321145RRCRCRCRCRCRRRACCRRRRRRRCRCRCRCRSsRRsVsVsAinou t???????????????? )4()]([C)3(45123221212132121213212120RRRRRCCRRCCRRRRRQCCRRRRRw????????）（ 則得 )5(1)/()/( )/()/( /)()(02000200200?????? wQswswQsAwQwssQwsAsA 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 11 式（ 5）為二階帶通濾波器傳遞函數(shù)的典型表達式，其中 0w 成為中心角頻率。 令 jws? ,代入式（ 4），可得帶通濾波器的頻率響應特性為 02000 )6()/()/(1)/()(wQjwQjwAjwAu ???? 歸一化的對數(shù)幅度響應為 )7](1)()(l g [10)(lg20 20020?????wwwwQAjwA u 帶通濾波器的通頻帶寬度為 QfQwBW /)2/( 00 ?? ?， 這樣將通頻帶寬度 BW 和 Q值確定，并結(jié)合以上 )7()1( ? 式，便可算出濾波器各參數(shù)值。 移相和加法電路設計 采用 D 觸發(fā)器使脈沖延遲的方法實現(xiàn)移相，因為用 D觸發(fā)器實現(xiàn)，方法簡單，對我們現(xiàn)在的知識水平可以獨立完成，而且電路也很簡單，實現(xiàn)效果較好。 加法電路采用我們已修的模擬電子書籍上的反向加法器，但在這里，輸入電阻 采用電位器，以方便調(diào)整波形的幅度；反饋電阻不要取的太大，這次設計中我們選取的是 20 ?k 的電阻；而異相斷直接接地。 加法電路如下圖所示： 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 12 圖 7 加法電路 整體電路圖 圖 8 分頻電路和移相電路 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 13 上圖是分頻和移相電路，由 CPLD 實現(xiàn)。濾波電路和加法電路見圖 圖 圖 5 和圖 7。 原理圖 圖 9 原理圖 版圖 圖 10 版圖 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 14 焊接后實物圖 圖 11 實物圖 南京郵電大學通達學院 2020 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 15 第四章 測試與調(diào)整 測試方法 （ 1）先測試第一級方波產(chǎn)生電路，調(diào)試輸出一個 30kHz 的方波。 （ 2）接著測試 300kHz 的方波經(jīng)過六分頻、十分頻、三十分頻分別得到的50kHz、 30kHz 和 10kHz 的方波頻率。 （ 3）然 后測試濾波與放大電路，調(diào)試要求得到一個幅度為 6V 的 10kHz 正弦波、一個幅度為 2
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