信號(hào)波形合成畢業(yè)設(shè)計(jì)-閱讀頁(yè)
2024-12-13 16:15本頁(yè)面
【正文】 計(jì)（論文） 14 焊接后實(shí)物圖 圖 11 實(shí)物圖 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第四章 測(cè)試與調(diào)整 測(cè)試方法 （ 1）先測(cè)試第一級(jí)方波產(chǎn)生電路，調(diào)試輸出一個(gè) 30kHz 的方波。 （ 3）然 后測(cè)試濾波與放大電路，調(diào)試要求得到一個(gè)幅度為 6V 的 10kHz 正弦波、一個(gè)幅度為 2V 的 30kHz 正弦波以及一個(gè) 50kHz 的正弦波。 （ 5）最后將 50kHz 的正弦波也一起載入，觀察測(cè)試結(jié)果。 經(jīng)調(diào)測(cè)，波形為方波，頻率為 12MHz，和理論一致，具體圖略。 經(jīng)調(diào)測(cè)，波形是方波，頻率分別為 10kHz、 30kHz 和 50kHz，具體圖略。 表一 頻率大小 10kHz 30kHz 50kHz 實(shí)際測(cè)式值 幅值大小 （ 2）移相加法合成測(cè)試結(jié)果 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 通過(guò)輸入頻率為 10kHz和 30kHz的正弦波信號(hào)，測(cè)試加法器的最終輸出信號(hào)，可以的到一個(gè)近似的但不 穩(wěn)定的方波；接著接入 50kHz 的正弦信號(hào)，再次測(cè)量最終輸出信號(hào) 可以得到一個(gè)近似的三角波信號(hào)。下面各圖為各調(diào)測(cè)結(jié)果： 圖 12 圖 13 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 14 上 面每個(gè)圖上均標(biāo)有峰峰值 )1(Vpp 和波形頻率 )1(Freq ，經(jīng)觀察，頻率和峰峰值均達(dá)到要求。 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 15 lattice 軟件將程序燒入單片機(jī) 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 16 lattice 軟件將程序燒入單片機(jī) 圖 17 lattice 軟件將程序燒入單片機(jī) 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 18 lattice 軟件將程序燒入單片機(jī) 圖 19 lattice 軟件將程序燒入單片機(jī) 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 在設(shè)計(jì)中已經(jīng)提到，移相電路采用 D觸發(fā)器時(shí)鐘延遲的方法實(shí)現(xiàn)，所以下面只能重復(fù)做著添加觸發(fā)器，觀察合成波形以判斷方波信號(hào)應(yīng)該向哪個(gè)方向移動(dòng)。 調(diào)測(cè)最終結(jié)果如下所示： 圖 20 10kHz 和 30kHz 正弦波合成近似方波 圖 21 10kHz 和 50kHz 正弦波合成近似方波 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 22 10kHz、 30kHz 和 50kHz 正弦波信號(hào)合成近似方波 整體指標(biāo)測(cè)試 該實(shí)驗(yàn)的整體指標(biāo)測(cè)試就是對(duì) 10kHz、 30kHz 和 50kHz 正弦波信號(hào)合成近似方波的測(cè)試，其調(diào)測(cè)過(guò)程如 4所示，測(cè)試結(jié)果如圖 22所示。 通過(guò)分析可知移相加法合成測(cè)試結(jié)果，可以合成一個(gè)近似方波，波形幅度為5V。但由于電路做工問(wèn)題，使得得到的波形達(dá)不到理想要求。對(duì)于一個(gè)時(shí)域的周期信號(hào) f(t)，只要滿足狄利克萊條件，就可以將其展開(kāi)成傅立葉級(jí)數(shù)： 如果將式中同頻率項(xiàng)合并，可以寫(xiě)成如下形式： 從式中可以看出，信號(hào) f(t)是由直流 分量和許多余弦（或正弦）分量組成。依此類(lèi)推，還有三次、四次等高次諧波分量。圖 23 為一個(gè)周期方波信號(hào)的組成情況，由圖可見(jiàn)，當(dāng)它包含的分量越多時(shí)，波形越接近于原來(lái)的方波信號(hào)，還可以看出頻率較低的諧波分量振幅較大，它們組成方波的主體，而頻率較高的諧波分量振幅較小，它們主要影響波形的細(xì)節(jié)。在被測(cè)信號(hào)發(fā)生的實(shí)際時(shí)間內(nèi)可以同時(shí)測(cè)得信號(hào)所包含的各頻率分量。 信號(hào)的合成 本實(shí)驗(yàn)將分解出的 1路基波分量和 4 路諧波分量通過(guò)一個(gè)加法器，合成為原輸入的方波信號(hào)，信號(hào)合成電路圖如圖 24 所示。為了表征不同信號(hào)的諧波組成情況，時(shí)常畫(huà)出周期信號(hào)各次諧波的分布圖形，這種圖形稱(chēng)為信號(hào)的頻譜。根據(jù)周期信號(hào)展開(kāi)成傅立葉級(jí)數(shù)的不同形式可分為單邊頻帶譜和雙邊頻帶譜。其中連續(xù)周期信號(hào)可以分解為一系列正弦信號(hào)之和，即 由式可見(jiàn)，周期信號(hào)的譜線只出現(xiàn)在頻率為 0，Ω， 2Ω，…，等離散頻率上，即周期信號(hào)的頻譜是離散譜。 例如周期脈沖信號(hào)的頻譜是由基波和它的各次諧波組成，即只有在其基波頻率的等倍數(shù)的頻率點(diǎn)上有值。若上述信號(hào)只含有脈沖信號(hào)的一個(gè)周期，則此信號(hào)的頻譜中有值的頻率點(diǎn)數(shù)將增加到無(wú)窮大，最終形成連續(xù)的譜線。 圖 25周期脈沖信號(hào)及其頻譜 圖 26 脈沖信號(hào)及其頻譜 周期矩形脈沖信號(hào)的傅立葉級(jí)數(shù)是： 南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 其中 ,τ是脈沖信號(hào)的脈沖寬度； T是脈沖信號(hào)的周期， E 是脈沖信號(hào)的幅值。 相鄰譜線間隔為Ω（ Ω =2π /T），脈沖周期 T 越大，譜線間隔越小，頻譜越密；反之，則越疏。在ω =2nπ /τ（ n＝ 1， 2，…）各點(diǎn)處包絡(luò)為零，即該點(diǎn)頻率分量為零。另外頻譜中各頻率點(diǎn)譜線的幅值與脈寬 τ 也有關(guān)，且當(dāng)信號(hào)周期不變，脈寬越寬其頻率點(diǎn)譜線的幅值越大，反之則越小。 周期與頻譜的關(guān)系 從公式可以看出，信號(hào)的周期與頻譜包絡(luò)線的零點(diǎn)沒(méi)有關(guān)系，所以當(dāng)周期變化時(shí)，頻譜包絡(luò)線零點(diǎn)不變。如果周期無(wú)限增長(zhǎng)（趨于非周期信號(hào)）那么，相鄰譜線的間隔將趨近于零，周期信號(hào)的離散譜就過(guò)渡到非周期信號(hào)的連續(xù)譜。其關(guān)系如圖 28所示。本系統(tǒng)從方案設(shè)計(jì)，理論計(jì)算，實(shí)際制作，軟硬件調(diào)試等方面進(jìn)行了緊張而又認(rèn)真仔細(xì)的工作，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)波形合成。 但由于時(shí)間緊，工作量大，設(shè)計(jì)電路還存在許多可以改進(jìn)的地方，比如電路布局、和抗干擾方面還有很大的提升空間，經(jīng)過(guò)改進(jìn)，相信性能還會(huì)有進(jìn)一步的提升。我將在以后的工作和學(xué)習(xí)的道路上繼續(xù)努力爭(zhēng)取更大的進(jìn)步。 在論文工作即將完成之際，深深感謝歐陽(yáng)老師在我畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予的悉心指導(dǎo)。除了敬佩 歐陽(yáng) 老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作 。
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