【正文】 圖 7：減法電路理論計算 如圖可以看出輸出電壓 Uo與兩個輸入端的差值（ Ui2Ui1）成比例故稱為差值放大器或減法器，減法器對原件對稱性要求很高，元件失配將帶來較大的誤差，而且產(chǎn)生共模輸出電壓。 減法電路 方案 一 ： 采用由 OP07CP 組成的電路， 很簡單其實就是在含有正電壓的波形中，在反相輸入端引入一個 可以通過調(diào)節(jié) R R2 來控制 的直流電平信號來減去原本的波形中的直流成分 ， 實現(xiàn) 單極性 向雙極性轉(zhuǎn)換 ,使濾波出來的正弦波能夠濾去直流成分，轉(zhuǎn)換成正負相間的正弦波。 首先 對 6MHZ 晶振進行 20 分頻 產(chǎn)生 300KHz 的方波信號 ，然后分別進行 15次， 5 次， 3次分頻，最后用 D 觸發(fā)器做 2 分頻， 也就是對 300KHz 信號進行了 30 次、 10 次和 6 次分頻，即可 得到 10 kHz， 30 kHz， 50 kHz。 方案 二 ：采用 74HC161 進行 計數(shù)再通過 74HC204 輸入與非門給 74HC161 清零最后連 到 D觸發(fā)器再 2 分頻一次 。 其仿真與測試結(jié)果見圖 10。 由于晶振可靠穩(wěn)定 ， 產(chǎn)生的 方波波形質(zhì)量好，對于后級電路波形的調(diào)節(jié)有幫 助。數(shù)學(xué)上可以證明此方波可表示為： 4 1 1 1( ) ( s in s in 3 s in 5 s in 7 )3 5 7hf t t t t t? ? ? ??? ? ? ? ? ???； 同樣，對于如圖 4 所示的三角波也可以表示為： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 7頁 共 46頁 ? ? 4 ()44232 (1 ) ( )44h T TttT t T ThtTft ??? ? ?? ????? ； ? ? 2 2 2 28 1 1 1( s in s in 3 s in 5 s in 7 )3 5 7hf t t t t t? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? 。 X 軸X 軸 圖 4 方波（左）三角波（右） 所謂周期性函數(shù)的傅里葉分解就是將周期性函數(shù)展開成直流分量、基波和所有ｎ階諧波的迭加。 綜上所述，選擇 方案 四 ，使用晶振產(chǎn)生的方波信號穩(wěn)定， 有利于電路波形的調(diào)節(jié)及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。實現(xiàn)起來相對較容易，但若沒有時間做本參賽題的發(fā)揮部分，大材小用了。其優(yōu)點電路簡單，但工作頻率不夠穩(wěn)定。 二 系 統(tǒng) 設(shè)計 方案 方案一： 采用 555 多諧振蕩電路 來 產(chǎn)生方波信號， 這樣電路簡單頻率可調(diào)，但是從 555 諧振電路出來的方波， 占空比難以調(diào)節(jié) ，信號不穩(wěn)定 ， 可靠 性低 ， 不利于后級電路的調(diào)節(jié)，故不采用此方案。電路示意圖如圖 1 所示： 圖 1 信號波形合成電路示意圖 要求及指標 基本要求 （ 1）方波振蕩器的 信號經(jīng)分頻與濾波處理，同時產(chǎn)生頻率為 10kHz 和 30kHz的正弦波信號，這兩種信號應(yīng)具有確定的相位關(guān)系 ； （ 2）產(chǎn)生的信號波形無明顯失真，幅度峰峰值分別為 6V和 2V； （ 3）制作一個由移相器和加法器構(gòu)成的信號合成電路，將產(chǎn)生的 10kHz和 30kHz 正弦波信號，作為基波和 3 次諧波，合成一個近似方波，波形幅度為5V，合成波形的形狀如圖 2 所示。具體體現(xiàn)在相對帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時間短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可產(chǎn)生寬帶正交信號及其他多種調(diào)制信號、可編程和全數(shù)字化、控制靈活方便等方面，并具有江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 4頁 共 46頁 極高的性價比。限于當時的技術(shù)和器件產(chǎn)能，它的性能指標尚不能與已有的技術(shù)盯比，故未受到重視。因此，利用 DDS 技術(shù)特別容易產(chǎn)生頻率快速轉(zhuǎn)換、分辨率高 、相位可控的信號，這在電子測量、雷達系統(tǒng)、調(diào)頻通信、電子對抗等 領(lǐng)域具有十分廣泛的應(yīng)用前景 。為解決這個難題，人們提出頻率合成器的方案 高精度大動態(tài)范圍數(shù)字／模擬 (D， A)轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，用數(shù)字控制方法從一個標準參考頻率源產(chǎn)生多個頻率信號的技術(shù)，即直接數(shù)字合成 (DDS)異軍突起。尤其是隨著通信事業(yè)的發(fā)展，頻道的分布日趨密集，要求有高精度、高穩(wěn)定度的通信頻率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和測量技術(shù)的進步，對信號發(fā)生器的要求越來越高，普通的信號波形合成已無法滿足目標高、頻率切換速度快、切換相位連續(xù)、輸出信號噪聲低、可編程、全數(shù)字化易于集成、體積小、重量輕等優(yōu)點。信號波形合成作為一種通用電子測試儀器的組成是軍隊進行科技戰(zhàn)爭不可缺少的一種測試儀器。 Can realize kHz, the 10 kHz and 50 kHz 30 such sine signal a approximate triangular wave synthesized。 Addition of plete multiple signal circuit synthesis。 Amplifying circuit control the size of each signal amplitude。 Using 74HC161N etc points, highfrequency pulse frequency circuit convert kHz, 30 October kHz etc. Each sine signals。江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 1頁 共 46頁 信號波形合成設(shè)計 目錄 摘要關(guān)鍵字 2 序言 3 一系統(tǒng)要求 4 二理論基礎(chǔ) 6 三軟硬件設(shè)計 7 （一） 硬件設(shè)計 7 1 方波震蕩電路 7 2 分頻器 8 3 減法電路 9 4 濾波 電路 10 5 移相電路 11 6 加法電路 12 7 有效值檢波電路 13 8 ADC0809 數(shù)模轉(zhuǎn)換 14 9 AT89C52 單片機選擇 23 （二） 軟件設(shè)計 26 四理論與測試 27 結(jié)束語 30 參考文獻 31 致謝 32 附錄 附錄一： 信號采集顯示程序 33 附錄二：英文原文 36 附錄三：英文翻譯 42 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 2頁 共 46頁 摘要 ： 本系統(tǒng)設(shè)計了一個信號波形合成電路，系統(tǒng) 包括： 晶振和輔助整形電路構(gòu)成 的 方波振蕩電路 ，產(chǎn)生方波信號；采用 74HC161N 等組成分頻電路 ，使 高頻方波轉(zhuǎn)換成 10 kHz、 30 kHz 等各個正弦信號； 濾波電路使各個頻率的方波到正弦波的轉(zhuǎn)換；放大電路控制各個信號幅值的大小；移相網(wǎng)絡(luò)控制輸入與輸出信號之間的相位差；加法電路完成多個信號的合成；由此，本系統(tǒng)能 實現(xiàn) 把 10 kHz、30 kHz 和 50 kHz 的正弦信號合成為近似 方波； 能 實現(xiàn) 把 10 kHz、 30 kHz和 50 kHz等正弦信號合成 位近似 三角波；實現(xiàn)對 10 kHz、 30 kHz 等各個正弦信號幅值的測量 和顯示 。 關(guān)鍵字 ： 正弦波、方波、三角波 Abstract: the system design a signal waveform synthesis circuits, systems include: crystal resonance and auxiliary plastic circuit consists of square wave oscillator circuit, produce square wave signal。 Filter circuit make each frequency conversion of square wave to the sine wave。 Phase shifting work control input and output signal of the phase difference between。 Thus, this system can realize the 10 kHz, 30 kHz and 50 kHz sinusoidal signal synthesis for approximate squarewave。 To achieve kHz kHz, 30 October all sinusoidal signal amplitude measurements and display. Key word: sine wave and squarewave, triangle wave 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 3頁 共 46頁 前 言 信號波形合成作為一種基本電子設(shè)備必要的系統(tǒng)，無論是在教學(xué)、科研還是在部隊技術(shù)保障中，都有著廣泛的使用。因此，從理論到工程對信號的發(fā)生進行深入研究，不論是從教學(xué)科研角度，還是從部隊技術(shù)保障服務(wù)角度出發(fā)都有著積極的意義。 隨著數(shù)字技 術(shù)的飛速發(fā)展， 在現(xiàn)代電子學(xué)的各個領(lǐng)域，常常需要高精度且頻率可方便調(diào)節(jié)的信號源。用常規(guī)的信號發(fā)生器無法滿足要求。其主要優(yōu)點有： (1)頻率轉(zhuǎn)換快：DDS 頻率轉(zhuǎn)換時間短，一般在納秒級； (2)分辨率高：大多數(shù) DDS 可提供的頻率分辨率在 1 Hz 數(shù) 量級，許多可達 0． 001 Hz； (3)頻率合成范圍寬； (4)相位噪聲低，信號純度高； (5)可控制相位： DDS 可方便地控制輸出信號的相位，在頻率變換時也能保持相位聯(lián)系； (6)生成的正弦／余弦信號正交特性好等。 1971 年，美國學(xué)者 等人撰寫的“ A Digital Frequency Synthesizer”一文首次提出了以全數(shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接 合成所需波形的一種新合成原理。近 幾 年間，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成器 (Direct Digital Frequency Synthesis 簡稱 DDS 或 DDFS)得到了飛速的發(fā)展，它以有別于其它頻率合成方法的優(yōu)越性能和特點成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。 一系 統(tǒng)要求 設(shè)計制作一個電路，能夠產(chǎn)生多個不同頻率的正弦信號，利用傅里葉原理產(chǎn)生以 10KHz 為基波，以奇次諧波為輔助諧波的信號，并將這些信號再合成為近似方波和其他信號。 圖 2 利用基波和 3 次諧波合成的近似方波 發(fā)揮部分 （ 1）再產(chǎn)生 50kHz 的正弦信號作為 5 次諧波，參與信號合成，使合成的波形更接近于方波； （ 2）根據(jù)三角波諧波的組成關(guān)系，設(shè)計一個新的信號合成電路，將產(chǎn)生的10kHz、 30kHz 等各個正弦信號，合成一個近似的三角波形； 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 5頁 共 46頁 （ 3） 設(shè)計制作一個能對各個正弦信號的幅度進行測量和數(shù)字顯示的電路，測量誤差不大于 ?5％ ； （ 4）其他。 方案二：通過反相器、外加電阻和電容來產(chǎn)生頻率可調(diào)、占空比可調(diào)的方波信號。 方案三：利用單片機時鐘信號，通過軟件編程實現(xiàn)輸出 10kH