数字波形合成器概论
电子技术课程设计课题名称：数字波形合成器的设计
1.实验目的
1.1 掌握数字波形合成器的基本设计方法和整体电路实现；
1.2 熟悉各功能模块单元电路的具体设计方法和工作原理（脉冲发生器、分频器、
数字模拟转换以及低通滤波器）。
1.3 进一步熟悉电子电路的设计方法。
1.4 进一步熟悉电路设计过程中EDA方法以及各种电子器件的使用方法。
2. 实验要求
2.1 设计一个具有高频率稳定度和高相位稳定度的两相正弦信号源。
2.2 两相正弦信号频率 f=400Hz。
2.3 两相信号 A、 B 之间相位差 90°。
2.4 幅值=5V±0.2V。
3. 实验仪器、主要元器件
3.1 振荡电路:NE555*1；电阻 1kΩ*1,15kΩ电位器*1 ；电容 0.01uF*2
3.2 分频器： CD4013 双 D触发器*3
3.3 两路正弦加权 DAC：电阻 1MΩ*4、 370kΩ*4、 270kΩ*4、 135kΩ*2、 68kΩ*2；
uA741*2
3.4两路 LPF: 电阻 91k*4；电容 2200pF*2、 8800pF*2；uA741*2
3.5 其它必要设备或元器件：直流稳压电源；导线若干；示波器；万用表；镊子；剥线钳；
面包板；
4. 课题分析及方案论证
4.1 课题分析
在某些场合对于信号的频率、相位以及失真度要求较高。例如，在精密陀螺测试中，对于 400Hz 三相正弦电源的这些参数要求就很严格。如果这些指标不满足，将会使陀螺角动量变化，电动机升温，产生干扰力矩，从而影响电动机的正常工作和测试。
课题的实现方案有多种，采用石英晶体振荡器、分频器、 D/A 转换器构成的数字波形合成方案，是实现高频率和相位稳定性的一种较好方案，由于采用了具有较高频率稳定性的石英晶体和数字合成技术，因此使系统精度高，功能强，成本低，体积小，容易实现技术指标的要求。
4.2 方案论证
数字波形的合成原理简单，从理论上说，这个方法可以合成任意波形，这里要合成正弦波。假设要合成的正弦波频率为 f、幅值为Vm，首先把它的一个周期分为 N 等分，用具有N 个阶梯的正弦波来逼近所要求的正弦波,N 越大，其逼近程度越好，但同时电路实现也越复杂。所以要综合考虑这两方面的因素。根据技术指标的要求，合理选择N值。
数字波形合成器的首要任务就是合成这种阶梯波，然后通过 LPF 把其中的高次谐波分量滤除，就获得了所需正弦波。脉冲发生器的振荡频率 F 与正弦波的频率 f 的关系为F=Nf。
其中， N 为分频器的分频系数（或称计数器的有效状态）。可见分频器的输出频率与正弦波的频率相等，都是f=F/N 。
分频器的 N 个有效状态与正弦波的N等分对应，也就是与阶梯波的 N 个阶梯对应，
设分频器的 N 个有效状态为 m0、 m1、 m2······m N-1,它们与正弦阶梯的对应关系可人为指定，m0对应-sin90°， m1对应-sin30°，···，以此类推。只要把上述状态变量经正弦加权的 D/A 转换器，即各状态输出去控制它所对应的权电阻（该权电阻值等于该状态所对应的正弦值），这样 DAC 的输出就是所要求的阶梯正弦波。
当要求输出多路正弦波，并要求其相位差为Φ角时，由于计数器的 N 个状态对应阶梯正弦波的 N 个阶梯,所以计数器的每两个相临状态在相位上相差 360° / N ,若要求两路正弦波输出信号相差Φ角,则要求两路阶梯波对应的阶梯错开 M 个计数状态。即Φ = M ·360°/ N。
例如:若要求两路正弦波输出信号相差 90 度,当取 N 等于 12 时,则 M 等于3 ,即两路阶梯波对应的阶梯应错开 3 个计数状态。
综上所述：要输入 w 路正弦信号，必须有 w 个正弦加权 D/A 转换器，其权电阻解码网络中各权电阻与参考电路相同，电压源的接通受计数器的各有效状态输出控制。
4.3 方案实现
4.3.1 振荡器
为了获得4.8Khz的时钟频率，不采用石英振荡器时。使用集成555定时器改成多谐振
荡电器。多谐振荡器是具有两个赞稳态的振荡电路，它不需要外加信号，就能产生一
定重复频率和一定脉宽的矩形波脉冲信号。
当提供给触发器频率稳定的方波时可以更可靠的产生合格的波形。为此采用占空比可
调的多谐振荡器。电路图如图4.3.1 。
5
图4.3.1 占空比可调的多谐振荡电路
f=1
；当实际电路工作时，可通过调节R2电位器使输出波形频率为4.8Khz.
(R1+2R2)C ln2
；当波形频率为4.8Khz时占空比为50%左右，能够满足要求。
同时占空比q=R1+R2
R1+2R2
4.3.3 N 分频器。
采用6位扭环形计数器， N=12，用 3 片 CD4013 实现。原理图如图4.3.3所示。
以 Q1、 Q2、 Q3、 Q4、 Q5、Q6 作为状态输出变量，那么在计数器12 个有效状态
循环周期中有如下特点：在前半周期中，每次状态转换后 Q1~Q6依次增加“1”；而后
半周期依次减少“1”。若把每一个“ 1”作为阶梯波的台阶，即每增加一个“1”时
模拟电压输出量上升一个台阶，每减少一个“1”时下降相应的一个台阶，这就是权
电阻增量方式的设想。当然，各个台阶的幅度都不相等，只要使幅度对应于各台阶间
阶梯正弦波的增量值即可。
可见 N=12 的阶梯正弦波在本方案中增量权电阻解码网络只需要 6 个增量权电阻。以
Q1~Q6 作为状态变量的阶梯波。 e1~e6 位各阶梯正弦增量值。
图4.3.3 6位扭环形计数器
当要求两路正弦波输出相位差 90°时，计数器的两个相邻状态间相差 360°/N=30°，应错开 M=3 个计数器状态。若第一路输出采用 Q1~ Q6，则第二路输出的第一个状
态应为 Q4，而其后的 5 个状态变量依次为 Q5、 Q6、 -Q1、 -Q2、 -Q3。
可见，选用不同输出端子序列去控制权电阻 D/A 转换器就可以实现各路输出信号间
相位差的要求。
4.3.4 正弦加权 DAC
以 A 相 DAC 为例。R1~R6 为权电阻解码网络， Q1~Q6 为 A 相阶梯正弦波 DAC 的控
制变量序列。根据波形合成原理，对应扭环形计数器的一个计数循环周期， DAC 输出
端 Vo 应输出一个周期的阶梯正弦波。
Vo=-RfVREF(d1/R1+d2/R2+d3/R3+d4/R4+d5/R5+d6/R6)-RfVEE/R0式中， d1~d6 为 A 相控制变量序列代码，即 Q1~Q6 的二进制值。
图4.3.4正弦加权 DAC电路
代码为 1 的位，相应权电阻接 VREF;代码为 0 的位，相应权电阻接地。经进一步计
算得 R1： R2： R3： R4： R5： R6=1.5： 0.55： 0.4： 0.4： 0.55：1.5。考虑 CMOS 器件带负载能力，R1~R6 分别取 1MΩ、370kΩ、270kΩ、370kΩ、 1MΩ。R f=68kΩ，
R0=135kΩ。
另一相 DAC 结构及参数完全相同，只是控制变量序列不同。
4.3.5 低通滤波器（LPF）。
上述阶梯正弦波含有多种高次谐波分量，随着 N 的增大，所含谐波分量越小。分析
方法是将阶梯正弦波按傅里叶级数展开后进行分析，结论是 N=12 时，合成阶梯正弦
波所含高次谐波的最低次谐波为 11 次，其幅值为基波幅值的 1/11。采用LPF 平滑，
可大大降低谐波成分，二阶低通滤波器可使失真度达 0.1%。
低通滤波器（LPF）电路图如图4.3.5所示。
图4.3.5 低通滤波器（LPF）
其中 RD=RE=R, C1=4Q2C2, R=1/(2Qω 0C2)，
取 Q=1，ω0=2πf=800π，则
C2=2200pF ,C1=8800pF, RD=RE=91KΩ .
至此电路设计完毕。
5、仿真分析
5.1 555多谐振荡器仿真
调节电位器为91.2%时能够输出频率4.8Khz,占空比为50%的方波。
仿真电路图如图5.1所示，仿真结果如图5.2。
图5.1 555多谐振荡器仿真电路图
图5.2 555多谐振荡器仿真结果5.2 两路相位相差90°的正弦波仿真结果
图5.3 总电路图
图5.4 两路相位相差90°的正弦波仿真结果
从仿真结果图中看出A、B两项信号都很稳定，周期均为 T=2.5ms；
A 信号波峰与最近的
B 信号的波峰的距离为 16.150-15.525=0.625ms=T/4，也就是 2π的 1/4，即两波相位相差 90°，符合设计要求。
而 A 信号的幅值为 4.946v， B 信号的幅值为4.968V，也满足设计要求。
6、调试与结果分析
6.1 555多谐振荡电路
实验之前默认时钟信号由石英振荡器产生，设计思路也是按照石英晶体设计的，但器材中并没有提供石英晶体振荡器。因此采用器材中的555集成定时器设计多谐振荡电路产生时钟信号。
经过参数计算以及EDA仿真、理论设计正确后方才搭建实际电路。
搭建完实践电路后，上电检测到芯片无过热、直流电源无短路情况下，使用万用表对芯片的电源、地等引脚进行检测。当各处检测电压正常后使用示波器检测555定时器输出波形，同时对照示波器调节点位器，使波形频率满足实验要求。
6.2 6位扭环形计数器
按照仿真电路图搭建实践电路，搭建完成后同样先检测各芯片是否出现过热情况，偏差电路确保芯片正常供电和接地的情况下进行下一步的测试。
为3片CD4013的每个CP引脚都接入时钟信号，先使电路为Q1→Q2→Q3→Q4→Q5→Q6，而Q6不接回Q1。分别用高低电平输入到D1，检测每一环的输入与输入是否满足触发器的工作特性，当不满足时检测每一个触发器的置位端和清零端是否接线正确。
当测试完成后，将Q6接入D1，使用示波器观察各项的输出的相位关系。在这里可以没有必要测试每一个触发器的输出，当测试任意两个没有问题时即可进入D/A转换部分的实际电路搭建和调试。
6.2 阶梯正弦波
由六位环形计数器产生的二进制码信号作为输入给到D/A转换器，并用示波器观察是否出现对称的阶梯波，阶数是否正确，同理对于波形的观察可以对照仿真结果进行查错。当阶数不对时检查权电阻是否出现断路情况或是触发器有没有信号输出。当前一步六位扭环形计数器检查正确是，保证D/A转换器的接线正确则很顺利的能够得到阶梯正弦波。
6.3 正弦波
将阶梯正弦波接入低通滤波器，经低通滤波器滤去高次谐波后即可得到正弦波。
实验过程中确保每一步都得到符合要求的波形，那么只要接线和器件没有问题，实验进行的就会很顺利。
当生成的正弦波幅值不满足要求时可以检测各电阻、电容电容大小正否选用正确。当幅值与设计要求偏差较大时，则应该在搭建一个放大倍数可调的放大电路。
如果是频率与要求相差过大时或是波形发生畸变时则应该检查滤波电路的器件参数。
6.4 结果
频率：
A 相： 399.11~400.13Hz
B 相： 399.11~400.13Hz
幅值:
A 相：负半-5.04v，正半 4.96v
B 相：负半-4.98v，正半 4.92v
相位差： 91.72o
wav信号的波形分析与合成
教学实验报告 电子信息学院_____ 专业通信工程2011年月19_日 实验名称wav信号的波形分析与合成指导教师_________ 姓名年级学号一成绩 ________ 预习部分 1.实验目的 2.实验基本原理 3.主要仪器设备（含必要的元器件、工具）
部分组成： 1 ?声音的采集 Matlab 提供了读入、录制和播放声音以及快速傅里叶变换的函数，分别是 wavread 、wavrecord 、wavplay 和fft 。阅读这几个函数的帮助文档，熟练使用。 2. 持续音的频谱分析 将Windows 的系统目录下的ding.wav 文件读入，这是一个双声道的声音， 选择任一声道的信号，使用fft 求取其频谱，并用plot 显示它的幅度谱， 观察主要的正弦分量； 参考代码： %% [y,fs]=wavread( 'di ng.wav' ) fs len g=le ngth(y) %取其中的一个声道，譬如说，右声道(左声道的格式 yr=y(:,2); %截取前1024个点 yr=yr(1:1024); %求取幅度普并显示，首先是 fs=2048 YR2048=fft(yr,2048); figure( 'numbertitle' , 'off' ，‘name' subplot(2,1,1) plot(li nspace(-pi,pi,2048),abs(YR2048)) title( 'FFT 的幅频特性') subplot(2,1,2) plot(li nspace(-pi,pi,2048),fftshift(abs(YR2048))) title( 'FFT 后幅频特性的 fftshift' ) %fs=1024 YR1024=fft(yr,1024); figure( 'numbertitle' , 'off' ，‘name' subplot(2,1,1) plot(li nspace(-pi,pi,1024),abs(YR1024)) title( 'FFT 的幅频特性') subplot(2,1,2) plot(li nspace(-pi,pi,1024),fftshift(abs(YR1024))) FFTSHIFT title( 'FFT 后幅频特性的 fftshift' ) ,'2048 ,'1024 yr=y(:,1) ) 点 FFT'); %FFT 的幅频特性 %FFT 的幅频特性FFTSHIFT 点 FFT'); %FFT 的幅频特性 %FFT 的幅频特性的
数字信号发生器课程设计
数字信号发生器的设计 摘要 信号发生器也叫做振荡器或是信号源，在现在的科技生产实践中有着广泛而重要的应用。现在的特殊波形发生器在价格上不够经济，有些昂贵。而基于AT89C51单片机的函数信号发生器可以满足此要求。根据傅里叶变换，各种波形均可以用三角函数的相关式子表示出来。函数信号发生器能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波、方波和正弦波。 本文通过在单片机的外围加上键盘，控制波形的种类和输出频率的大小，加上LED 显示出相应信息。单片机输出为数字信号，于是在输出端用DAC0832进行D/A转换，再通过两级运放对波形进行调整。最终在示波器上显示出来。 关键词：信号发生器, AT89C51,D/A转换,波形调整
目录 1 绪论 (1) 1.1 课题研究背景 (1) 1.2波形介绍 (1) 2系统设计 (3) 2.1方案选择 (3) 2.2框图设计 (3) 2.3单片机模块 (4) 2.4按键控制与显示电路设计 (6) 2.5 D/A转换电路 (7) 2.6 显示电路 (9) 2.7 放大电路设计 (12) 2.8整体的电路原理图 (13) 2.9元件清单 (13) 3软件设计 (15) 3.1程序流程图 (15) 3.2程序代码 (15) 4系统仿真及调试 (18) 4.1系统仿真图 (18) 4.2系统调试 (19) 总结 (21) 致谢 (22) 参考文献 (23)
1绪论 1.1课题研究背景 随着经济与科技不断发展，相应的测试仪器与手段也有了许多改善与提高，但是对之要求也不断提高。波形发生器的信号已知，使用者然后根据具体的要求，将其作为激励源，测得感兴趣的参数。信号源仿真各种测试信号，给待测电路，从而满足现实需求。信号发生器在仿真实验占有重要地位，对于测试仪器来说也同样不可缺少。因此对相关信号发生器的研究开发有着一定的意义。 传统的信号发生器电路复杂，控制灵活度不够，成本也相对较高。虽然我国所研制的波形发生器在一定程度上已有了一些成果，但与国外技术确实还存在一定差距，因此很有必要提高相关方面的研究。 利用单片机的控制灵活性，外设处理能力强等特点，实现频率与幅度可调的多种波形，这就克服了传统的缺点，具有良好的实用性。同时根据程序的易控制性，可以容易实现各种较复杂的调频调幅功能。 1.2波形介绍 正弦波，正弦信号可用如下形式表示 f (t)=A sin(ωt+θ) （1） 其中，A 为振幅，ω是角频率，θ为初相位。正弦函数为一周期信号如下图1所示： 图1正弦波 ·方波 方波函数是我们常用且所熟知的简单波形函数，做脉冲等，其表示形式如下：
《解题思路》信号波形合成实验电路(2)
信号波形合成实验电路（C 题） 设计任务：设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波和其他信号。 1．基本要求 （1）方波振荡器的信号经分频与滤波处理，同时产生频率为10kHz 和30kHz 的正弦波信号，这两种信号应具有确定的相位关系（要求2个信号来自同一信号源）； 需要分频，所以振荡器产生150kHz 的信号。3分频得到50kHz ，5分频得到 30kHz 、15分频得到10kHz 。 （2）产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分别为6V 和2V ； 方波的展开式：)7sin 7 15sin 513sin 31(sin 4)( ++++=t t t t h t f ωωωωπ 其中h 是方波的幅度（一半高度）h=2.36V ，方波高度4.71V 。 采用RLC 串联谐振电路作为选频电路，对方波进行频谱分解。其中RLC 分别选：对于10kHz 的基波，1、10mH 、25.36nF 、Q=100；对于30kHz 的3次谐波，1、10mH 、2.8nF 、Q=100。 采用低通开关电容滤波器TLC04，截止频率设为40kHz 需要2MHz 的时钟，20kHz 需要1MHz 的时钟。需要用运放组成带通滤波器。 （3）制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路，将产生的10kHz 和 30kHz 正弦波信号，作为基波和3次谐波，合成一个近似方波，波形幅度为5V 。 制作一个移相网络，使得两路信号同相，然后叠加即可（运放实现）。 2．发挥部分 （1）再产生50kHz 的正弦信号作为5次谐波，参与信号合成，使合成的波 形更接近于方波； 用运放组成带通滤波器（运放实现）。 （2）根据三角波谐波的组成关系，设计一个新的信号合成电路，将产生的 10kHz 、30kHz 等各个正弦信号，合成一个近似的三角波形； 三角波的展开式)7sin 7 15sin 513sin 31(sin 8)(2222 +-+-=t t t t h t f ωωωωπ， 将上一步中的3种波形按这一系数合成三角波。 （3）设计制作一个能对各个正弦信号的幅度进行测量和数字显示的电路，测 量误差不大于±5％； 采用平均值检波电路检波，然后用AD 采集、显示即可（MCU 实现）。 （4）其他。 可以添加语音功能（ISD1420实现）。
数字波形合成器概论
电子技术课程设计课题名称：数字波形合成器的设计
1.实验目的 1.1 掌握数字波形合成器的基本设计方法和整体电路实现； 1.2 熟悉各功能模块单元电路的具体设计方法和工作原理（脉冲发生器、分频器、 数字模拟转换以及低通滤波器）。 1.3 进一步熟悉电子电路的设计方法。 1.4 进一步熟悉电路设计过程中EDA方法以及各种电子器件的使用方法。 2. 实验要求 2.1 设计一个具有高频率稳定度和高相位稳定度的两相正弦信号源。 2.2 两相正弦信号频率 f=400Hz。 2.3 两相信号 A、 B 之间相位差 90°。 2.4 幅值=5V±0.2V。 3. 实验仪器、主要元器件 3.1 振荡电路:NE555*1；电阻 1kΩ*1,15kΩ电位器*1 ；电容 0.01uF*2 3.2 分频器： CD4013 双 D触发器*3 3.3 两路正弦加权 DAC：电阻 1MΩ*4、 370kΩ*4、 270kΩ*4、 135kΩ*2、 68kΩ*2； uA741*2 3.4两路 LPF: 电阻 91k*4；电容 2200pF*2、 8800pF*2；uA741*2 3.5 其它必要设备或元器件：直流稳压电源；导线若干；示波器；万用表；镊子；剥线钳； 面包板； 4. 课题分析及方案论证 4.1 课题分析 在某些场合对于信号的频率、相位以及失真度要求较高。例如，在精密陀螺测试中，对于 400Hz 三相正弦电源的这些参数要求就很严格。如果这些指标不满足，将会使陀螺角动量变化，电动机升温，产生干扰力矩，从而影响电动机的正常工作和测试。 课题的实现方案有多种，采用石英晶体振荡器、分频器、 D/A 转换器构成的数字波形合成方案，是实现高频率和相位稳定性的一种较好方案，由于采用了具有较高频率稳定性的石英晶体和数字合成技术，因此使系统精度高，功能强，成本低，体积小，容易实现技术指标的要求。 4.2 方案论证 数字波形的合成原理简单，从理论上说，这个方法可以合成任意波形，这里要合成正弦波。假设要合成的正弦波频率为 f、幅值为Vm，首先把它的一个周期分为 N 等分，用具有N 个阶梯的正弦波来逼近所要求的正弦波,N 越大，其逼近程度越好，但同时电路实现也越复杂。所以要综合考虑这两方面的因素。根据技术指标的要求，合理选择N值。 数字波形合成器的首要任务就是合成这种阶梯波，然后通过 LPF 把其中的高次谐波分量滤除，就获得了所需正弦波。脉冲发生器的振荡频率 F 与正弦波的频率 f 的关系为F=Nf。 其中， N 为分频器的分频系数（或称计数器的有效状态）。可见分频器的输出频率与正弦波的频率相等，都是f=F/N 。 分频器的 N 个有效状态与正弦波的N等分对应，也就是与阶梯波的 N 个阶梯对应，
四位数字显示函数信号发生器的设计和制作
《综合电子技术》 课程设计指导书 四位数字显示函数信号发生器 的设计和制作 汤栋王尧编 三江大学 电气工程与自动化学院 二OO七年十二月
、设计目的
在《模拟电子技术》和《数字电子技术》课程学习和实验的基础上 ，通过《综合 电子技术》课程设计，使学生在电子技术基础知识和设计、调试能力方面达到以下要 求： 1. 进一步加深理解电子线路基本功能单元的工作原理及其电路设计、参数选择方 法； 2. 学会绘制电路原理图、接线图，学会正确安装、调试并排除常见故障； 3. 熟悉示波器、信号发生器、稳压电源及晶体管毫伏表的正确使用，重点要求学会 使用示波器观测信号波形、幅值。 二、 设计任务 设计一个能输出正弦波、锯齿波、矩形波等信号频率，并能数字显示（四位）频率的 多波形函数发生器。 三、 技术指标 该波形发生器的主要技术指标如下： 1. 可输出正弦波、锯齿波（含三角波）、矩形波（含方波）等波形； 2. 输出信号频率范围：1HZ~9999H 并能四位数码显示。 四、 系统框图和各功能单元介绍及要求 1. 系统框图：本设计为一具有四位数字显示频率的函数发生器，其系统框图如下： 图一系统框图 2. 各单元电路及要求: 1) 电源部分 设计一组土 1.2V ?土 20V 可调直流稳压电源 2) 信号源部分 正弦波信号源： 叵洼稳压电煩 士 I2V 正弦信号濒 T 柜形渡墙号腫T *输出，正弦疲 f\f\
输出正弦电压频率f o=1KHZ f o=1OKHZ M档； 输出正弦电压V O(有效值)0.5V?5V可调；输出直流偏移电压范围:O?± 3V； 矩形波信号源 输出矩形波电压频率：1KHZ、10KHZ两档；输出矩形波电压幅值: ± 5V；输出矩形波电压直流偏移电压范围： 0 ?± 3V； 锯齿波信号源 锯齿波频率：1KHZ、10KHZ两档；锯齿波电压幅值：± 4V；可输出正反向锯齿波及三角波； 3)秒信号源：产生周期为一秒的方波信号，作为测控时基信号。 4)控制单位：产生一系列顺序脉冲，用作计数，保持，显示和复位控制，使频率计按时序 正常工作。 5)偏移放大、整形电路：将输入正弦波、三角波等被测信号变换为方波脉冲序列，以便测 量其频率。 6)计数闸门：用于产生一秒钟内的被测信号脉冲个数，便于后面电路计数显示。 7)计数、译码、驱动和显示电路：在控制电路产生的顺序脉冲控制下，周期性地计数和显 示被测信号频率。 3. 选做部分 1 )频率显示时间延长； 2)加秒信号输出功能； 3)溢出指示。 五、设计要求 1．选择各部分电路结构，按上列指示要求，设计计算有关电路各参数，并最终选出元器件；2．画出各部分电路原理图及接线图，列出各电路元器件的明细表。（注意电路图中各元器件统一编号）； 3．在原理图上标明各级电路预期的输出波形及测量值，并在接线图上选定测试点； 六、调试要求 1.列出各部分电路调试过程并自拟数据表格和所需测试的有关波形，做详细记录。 2.记录调试过程中出现的故障，经过分析并提出解决的办法。
信号波形合成实验报告之欧阳家百创编
信号波形合成实验电路 欧阳家百（2021.03.07） 摘要：本设计包含方波振荡电路，分频电路，滤波电路，移相电路，加法电路，测量显示电路。题目要求对点频率的各参数处理，制作一个由移相器和加法器构成的电路，将产生的10KHz 和30KHz 正弦信号作为基波和三次谐波，合成一个波形幅度为5V、近似于方波的波形。振荡电路采用晶振自振荡并与74LS04 结 合，产生6MHz 的方波源。分频电路采用74HC164与74HC74分频出固定频率的 方波，作为波形合成的基础。滤波采用TI公司的运放LC084，分别设置各波形 的滤波电路。移相电路主要处理在滤波过程中相位的偏差，避免对波形的合成结 果造成影响。 关键词：方波振荡电路分频与滤波移相电路加法器 Experimental waveform synthesis circuit Abstract：The design consists of a square wave oscillator circuit, divider circuit, filtercircuit, phase shift circuits, addition circuits, measurement display circuit. Subject ofthe request of the point frequency of the various parameters of processing, productionof a phase shifter circuit consisting of adders, will have the 10KHz
信号波形合成
信号波形合成设计报告 一、设计要求： 1、 方波振荡器的信号经分频与滤波处理，同时产生频率为10kHz 、30kHz 和50KHz 的正弦波信号，这三种种信号应具有确定的相位关系 2、 制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路，将产生的10kHz 和 30kHz 正弦波信号，作为基波和3次谐波，合成一个近似方波。 3、 根据三角波谐波的组成关系，设计一个新的信号合成电路，将产生的 10kHz 、30kHz 、50KHz 的正弦信号，合成一个近似的三角波形 （具体阐述设计的功能要求和指标要求） 二、方案设计： 傅里叶分析： 任何具有周期为T 的波函数f(t)都可以表示为三角函数所构成的级数之和即：∑∞=++=1 0)sin cos (21)(n n n t n b t n a a t f ωω。 此方波为奇函数，它没有常数项。数学上可以证明此方波可表示为： )7sin 715sin 513sin 31(sin 4)( ++++=t t t t h t f ωωωωπ ∑∞=--=1])12sin[()1 21( 4n t n n h ωπ 同样，对于三角波也可以表示为： )7sin 7 15sin 513sin 31(sin 8)(2222 +-+-=t t t t h t f ωωωωπ ∑∞=----=1212)12sin() 12(1)1(8n n t n n h ωπ。 （写出设计的整体思路构架，画出框图,说明各部分的主要作用.） 三、设计过程 由有源振荡器产生19.2MHz 信号经可编程逻辑器件EPM7128SLC84-7产生一个
300kHz的方波，再经3路分频器，最终输出50kHz、30kHz和10kHz的方波信号。四：测试数据 1、方波产生电路：
基于FPGA的数字示波器波形合成器研究
基于FPGA的数字示波器波形合成器研究 引言波形刷新率是评判数字示波器性能优劣的重要指标之一，它直接体现了示波器抓取波形细节的能力，刷新率越高意味着捕获异常的能力越强。目前国内示波器的最高波形刷新率在200000wfms/s左右，而高于200000wfms/s的基本上依赖进口。国内示波器刷新率做不高的主要原因有2个： ①波形合成技术和国际先进水平相比，差距还比较大； ②波形存储采用外部存储器。 本文通过对示波器波形合成技术的深入研究，提出一种基于FPGA的高刷新率的波形合成器，刷新率可达到400000wfms/s，该波形合成器已经成功应用在高刷新率示波器中。 1、波形三维映射模型波形数据的三维信息包括：时间，幅度和幅度命中次数。在现代DSO 中，可将多次触发后采集到的多帧数据展现在屏幕上，并通过三维映射灰度图来体现时间，幅度以及波形数据在每一个幅度上的命中次数。例如进行10次采样每次采样700个样点，那么进行三维映射时，会将这10次采样的波形进行叠加，然后将叠加后的波形数据映射到三维数据库中。 如图1所示，三维波形数据库可以看作是一个mk的二维矩阵，m表示DSO屏幕的垂直分辨率（幅度），k表示DSO的水平分辨率（时间），而矩阵中元素amk表示幅度命中次数（概率），如图所示。 为了将三维波形数据库中的信息转换为方便用户观察的显示画面，需要将幅度命中次数转换为波形灰度或颜色等级，所以波形三维映射模型实质上是一种三维波形成像技术。它直接将每次采集到得数据映射到三维数据库（灰度图），然后将灰度图以人眼可以接受的速率传送到屏幕上显示。对于图2这个mk矩阵，若其元素用c位存储，则灰度图需要的存储空间为：mk2c/8字节，国内示波器一般将这个三维数据库（灰度图）存放在外部存储器中例如SRAM，SSRAM。很明显，频繁的访问外部存储器将会大大的减小数据映射速度，降低了波形刷新率。
(完整版)数字信号发生器的电路设计_(毕业课程设计)
1 引言 信号发生器又称信号源或者振荡器，它是根据用户对其波形的命令来产生信号的电子仪器，在生产实践和科技领域有着广泛的应用。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号（各种波形），然后用其他仪表测量感兴趣的参数。信号发生器在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途。 信号发生器是一种悠久的测量仪器，早在20年代电子设备刚出现时它就产生了。随着通信和雷达技术的发展，40年代出现了主要用于测试各种接收机的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析的测试仪器发展成定量分析的测量仪器。自60年代以来信号发生器有了迅速的发展，出现了函数发生器，这个时期的信号发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，且仅能产生正弦波、方波、锯齿波和三角波等几种简单波形。到70年代处理器出现以后，利用微处理器、模数转换器和数模转换器，硬件和软件使信号发生器的功能扩大，产生比较复杂的波形。这时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形。随着现代电子、计算机和信号处理等技术的发展，极大地促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号的处理能力，提高了信号测量的准确度、精度和变换速度，克服了模拟信号处理的诸多缺点，数字信号发生器随之发展起来。
信号发生器作为电子领域不可缺少的测量工具，它必然将向更高性能，更高精确度，更高智能化方向发展，就象现在在数字化信号发生器的崛起一样。但作为一种仪器，我们必然要考虑其所用领域，也就是说要因地制宜，综合考虑性价比，用低成本制作的集成芯片信号发生器短期内还不会被完全取代，还会比较广泛的用于理论实验以及精确度要求不是太高的实验。因此完整的函数信号发生器的设计具有非常重要的实践意义和广阔的应用前景。 2 数字信号发生器的系统总述 2.1 系统简介 信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域。 本设计以AT89C52[1]单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波、三角波、梯形波及其他任意波形，波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。波形和频率的改变通过软件控制，幅度的改变通过硬件实现。介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。本系统主要包括CPU模块、显示模块、键盘输入模块、数模转换模块、波形输出模块。系统电路原理图见附录A，PCB （印制电路板）图见附录B。其中CPU模块负责控制信号的产生、变化及频率的改变；模数转换模块采用DAC0832实现不同波形的输出；显示模块采用1602液晶显示，实现波型和频率显示；键盘输入模块实
信波形合成实验电路
信波形合成实验电路 YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020
信号波形合成实验电路（C 题） 内容介绍：该项目基于多个正弦波合成方波与三角波等非正弦周期信号的 电路。使用555电路构成基准的方波振荡信号，以74LS161实现前置分频形成10KHz 、30kHz 、50kHz 的方波信号，利用TLC04滤波器芯片获得其正弦基波分量，以TLC084实现各个信号的放大、衰减和加法功能，同时使用RC 移相电路实现信号的相位同步；使用二极管峰值包络检波电路获得正弦信号的幅度，以MSP430作为微控制器对正弦信号进行采样，并且采用段式液晶实时显示测量信号的幅度值。 1方案 题目分析 考虑到本设计课题需要用多个具有确定相位和幅度关系的正弦波合成非正弦周期信号，首选使用同一个信号源产生基本的方波振荡，使得后级的多个正弦波之间保持确定的相位关系。 在滤波器环节，为了生成10kHz 、30kHz 和50kHz 的正弦波，我们需要使用三个独立的滤波器，由于输入滤波器的是10kHz 、30kHz 和50kHz 的方波信号，所以可以使用带通滤波器或者低通滤波器，并且尽量维持一致的相位偏移。 从Fourier 信号分析理论看，合成 数学上可以证明此方波可表示为： )7sin 7 1 5sin 513sin 31(sin 4)( ++++= t t t t h t f ωωωωπ 三角波也可以表示为： )7sin 7 1 5sin 513sin 31(sin 8)(2222 +-+-=t t t t h t f ωωωωπ
TI杯模拟电子设计大赛信号波形合成实验电路
TI杯模拟电子设计大赛 信号波形合成的设计与实现 参赛学校： 参赛队员： 指导老师：
摘要 生活中离不开信号，我们时时刻刻都在和信号打着交道，正弦波，方波这两种波是最基本的波形，我们通过设计方波的产生来更加深刻了解到信号的产生。 Abstract Life is inseparable from the signal, we all the time and signal name of dealings, sine wave, square wave are the two waves in the most basic waveform. Now we design a products to generate square wave signal to know the wave deeply . 一．设计思路 采用单片机430 来控制输出值的显示。基本的流程图如下所示：
又因为我们将方波傅利叶分解出得出如上的图，我们发现方波就是基波，三次谐波，五次谐波组成。 对三角波分解，如下图 从图中，我们知道三角波是三次谐波翻转180度，然后和基波与五次谐波相加所得，其中因
为别的谐波幅值不太，我们可以不做考虑。 二．方案论证 1、方波的产生方案论证和选择 方波是要设计的基础部分，下面产生的任何波形都是在这个波上产生的。 方案一：采用专用DDS芯片产生方波。优点：软件设计，控制方便，电路易实现。但是因为题目要求是“方波振荡器的信号经分频与滤波处理”，也就是说，软件控制不是题目想要的。 方案二：采用晶振来产生。用60M的晶振来产生方波，通过对60M的有源晶振分频来产生频率分别为10K Hz,30K Hz,50K Hz 的方波，但这样产生的分频电路过于复杂，不利于系统的搭建。 方案三：利用555产生出一定频率的方波。根据后面的要求，我们直接用555产生50K Hz 和60K Hz的方波 为了后面的设计，又因为555的技术已经很成熟了，选择方案三，使用555来直接产生方波。 2、分频与滤波 通过RC振荡来滤波，为了得到毛刺少的波，我们用三阶滤波。 3、移相电路设计方案论证和选择 方案一：由三相输入隔离变压器二次绕组接成12边形的移相电路t每相有3个绕组通过特殊的连接方法组成。其存在着如体积大移相变化率>5 等诸多缺点。 方案二：用运放和R,C 来调节翻转的角度。R ,C 电路在输入输出时会有90度的迟滞。 根据题目的要求，我们只要在0~90度可调与一个反向器就好。 4加法器的设计方案 根据题目要求，只要可调就好。 5.电源方案的选择与论证 方案一：采用升压型稳压电路。用两片MC34063芯片分别将3V的电池电压进行直流斩波调压，得到5V 和12V的稳压输出。只需使用两节电池，节省了电池，又减小了系统体积重量。但该电路供电电流沁，供电时间短，无法使用相对庞大的系统稳定运作。 方案二：采用三端稳压集成7805与7905分别得到5V和－5V的稳定电压。利用该方法方便简单，工作稳定可靠。 综上所述，选择方案二，采用三端集成稳压器电路7805和7905。 三．信号波形系统的组成： 1方波的产生的电路设计 方波是由555发生器，二极管，三极管以及电阻，电容组成。其原理图如图1，图2所示。
简易信号发生器的设计实现
EDA课程设计简易信号发生器的设计实现 小组成员：XXXXXX XXXXX 专业：XXXXX 学院：机电与信息工程学院指导老师：XXXXXX 完成日期：XX年XX月XX日
目录 引言 (3) 一、课程设计内容及要求 (3) 1、设计内容 (3) 2、设计要求 (3) 二、设计方案及原理 (3) 1、设计原理 (3) 2、设计方案 (4) （1）设计思想 (4) （2）设计方案 (4) 3、系统设计 (5) （1）正弦波产生模块 (5) （2）三角波产生模块 (6) （3）锯齿波产生模块 (6) （4）方波产生模块 (6) （5）波形选择模块 (6) （6）频率控制模块 (6) （7）幅度控制模块 (6) （8）顶层设计模块 (7) 三、仿真结果分析 (7) 波形仿真结果 (7) 1、正弦波仿真结果 (7) 2、三角波仿真结果 (8) 3、锯齿波仿真结果 (8) 4、方波仿真结果 (8) 5、波形选择仿真结果 (9) 6、频率控制仿真结果 (9) 四、总结与体会 (10) 五、参考文献 (10) 六、附录 (11)
简易信号发生器 引言 信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广范的应用。它能够产生多种波形，如正弦波、三角波、方波、锯齿波等，在电路实验和设备检验中有着十分广范的应用。 本次课程设计采用FPGA来设计多功能信号发生器。 一、课程设计内容及要求 1、设计内容 设计一个多功能简易信号发生器 2、设计要求 （1）完成电路板上DAC的匹配电阻选择、焊接与调试，确保其能够正常工作。 （2）根据直接数字频率合成（DDFS）原理设计正弦信号发生器，频率步进1Hz，最高输出频率不限，在波形不产生失真（从输出1KHz正弦转换为输出最高频率正弦时，幅度衰减不得大于10%）的情况下越高越好。频率字可以由串口设定，也可以由按键控制，数码管上显示频率傎。 （3）可以控制改变输出波形类型，在正弦波、三角波、锯齿波、方波之间切换。 （4）输出波形幅度可调，最小幅度步进为100mV。 二、设计方案及原理 1、设计原理 （1）简易信号发生器原理图如下
信号波形合成实验电路设计
信号波形合成实验电路 小组成员：李于飞、耿红鹏、赵珑 摘要：本设计通过产生不同频率和幅值的正弦信号，并将这些信号合成为近似的方波和三角波，构成了信号波形合成实验电路。本系统主要由8个部分构成：由NE555构成的方波振荡电路；主要由集成计数器74LS90和作为D触发器的CD4013构成的分频电路；使用LM318构成的窄带通滤波电路；由双运放LM318构成的移相电路；加法器合成电路；三角波合成电路；使用AD637构成的真有效值检测电路；MSP430F149单片机控制液晶显示电路。在本设计中，方波振荡电路可产生300KHZ频率的方波，经过分频电路和隔直电容以后成为双极性方波。再经过滤波和放大以后得到了所需的各次谐波，其经过移相电路之后初相位相同，即可通过加法器合成为近似的方波和三角波。各次谐波有效值可检测并由单片机控制对幅度进行显示。系统工作稳定，基本达到了题目的所有要求。 关键字：方波振荡电路；分频；移相；真有效值；信号合成。 目录 一、系统方案……………………………………………………… 1.1方波发生电路方案………………………………………….…… 1.2分频电路设计方案………………………………………….......
1.3 滤波电路设计方案……………………………………………… 1.4移相电路设计方案..................................... 1.5 信号合成电路设计方案……………………………………….... 1.6信号检测和显示方案……………………………………… 二、理论分析与计算……………………………………… 2.1系统原理框图…………………………………… 2.2方波信号的合成与分解…………………………………... 2.3三角波信号合成……………………………………….. 2.4反相加法电路.......... ............................................. 三、总体方案的设计与实现………………………………………. 3.1 555振荡电路原理分析与计算........................................... 3.2 分频电路............................................................... 3.3方波——三角波变换电路............................................ 3.4三角波——正弦波变换电路........................................ 3.5移相电路.................................................................. 3.6比例运算和合成电路...................................................... 3.7AD转换和液晶显示.............................................. 四、实验测试及测试结果分析 4.1测试仪器............................. 4.2整机标准 ............................... 4.3合成电路结果.......................... 4.4测试结果和分析........................
信号波形合成实验电路(C题)
信号波形合成实验电路（C 题） 摘要：该系统由方波振荡电路产生300k 方波，经三分频和十分频，同时得到10K,30K,50K 的方波。使用TI 公司的四阶开关电容低通滤波器TLC041D ，可同时产生几路正弦信号，再经移相和加法器合成方波信号或三角波，由单片机采样峰值进行液晶显示.整个系统简易实现，性价比高。 关键字：方波振荡器 开关电容滤波器TLC041D 移相器 峰值检测 液晶显示 1. 方案设计 1.1 总体方案与系统框图 题目要求从方波中提取基波和三次谐波，五次谐波，再合成方波，为实现题目要求，本系统的各个模块如图1所示。由施密特触发器构成方波振荡电路，由简单的门电路和触发器构成分频电路，使用通用运放组成滤波，放大，移相电路合成方波或三角波。 图1 1.2 理论分析及TI 芯片选用依据 任何具有周期为T 的波函数f(t)都可以表示为三角函数所构成的级数之和，如式（1-1）： ） （公式1) sin cos (21 )(1 0∑∞ =++=n n n t n b t n a a t f ωω 对于方波和三角波分别可以通过傅立叶展开，如式1-2，1-3所示： ）（公式2)7sin 71 5sin 513sin 31(sin 4)( ++++= t t t t h t f ωωωωπ ）（公式3)7sin 7 1 5sin 513sin 31(sin 8)(2222 +-+- = t t t t h t f ωωωωπ 结合题目要求，本系统主要需要以下器件： （1） 信号源施密特触发器CD40106产生300K 方波； （2） 300K 方波分别经分频器 得到50K ，30K ，10K 方波； （3） 滤波芯片TLC041，通用运算放大器OP 系列，以及电流监测芯片））
DDS 直接数字频率合成器 实验报告(DOC)
直接数字频率合成器（DDS） 实验报告 课程名称电类综合实验 实验名称直接数字频率合成器设计 实验日期2015.6.1—2013.6.4 学生专业测试计量技术及仪器 学生学号114101002268 学生姓名陈静 实验室名称基础实验楼237 教师姓名花汉兵 成绩
摘要 直接数字频率合成器（Direct Digital Frequency Synthesizer 简称DDFS 或DDS）是一种基于全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。本篇报告主要介绍设计完成直接数字频率合成器DDS的过程。其输出频率及相位均可控制，且能输出正弦波、余弦波、方波、锯齿波等五种波形，经过转换后在示波器上显示。经控制能够实现保持、清零功能。除此之外，还能同时显示出频率控制字、相位控制字和输出频率的值。实验要求分析整个电路的工作原理，并分别说明了各子模块的设计原理，依据各模块之间的逻辑关系，将各电路整合到一块，形成一个总体电路。本实验在Quartus Ⅱ环境下进行设计，并下载到SmartSOPC实验系统中进行硬件测试。最终对实验结果进行分析并总结出在实验过程中出现的问题以及提出解决方案。 关键词：Quartus Ⅱ直接数字频率合成器波形频率相位调节 Abstract The Direct Digital Frequency Synthesizer is a technology based on fully digital technique, a frequency combination technique syntheses a required waveform from concept of phase. This report introduces the design to the completion of the process of direct digital frequency synthesizer DDS. The output frequency and phase can be controlled, and can output sine, cosine, triangle wave, square wave, sawtooth wave, which are displayed on the oscilloscope after conversation. Can be achieved by the control to maintain clear function. Further can simultaneously display the value of the frequency, the phase control word and the output frequency. The experimental design in the Quartus Ⅱenvironment, the last hardware test download to SmartSOPC experimental system. The final results will be analyzed, the matter will be put forward and the settling plan can be given at last. Key words:Quartus ⅡDirect Digital Frequency Synthesizer waveform Frequency and phase adjustment
基于单片机的信号发生器的设计
唐山师范学院 题目基于单片机的信号发生器的设计 院系名称：电子信息科学与技术 学号： 摘要 波形发生器即简易函数信号发生器，是一个能够产生多种波形，如三角波、锯
齿波、方波、正弦波等波形电路。函数信号发生器在电路实验和设备仪器中具有十分广泛的用途。通过对函数发生器的原理以及构成分析，可设计一个能变换出三角波、锯齿波、方波、正弦波的函数波形发生器。在工业生产和科研中利用函数信号发生器发出的信号，可以对元器件的性能及参数进行测量，还可以对电工和电子产品进行指数验证、参数调整及性能鉴定。常用的信号发生器绝大部分是由模拟电路构成的，当这种模拟信号发生器用于低频信号输出往往需要的RC值很大，这样不仅参数准确度难以保证，而且体积和功耗都很大，而由数字电路构成的低频信号发生器，虽然其性能好但体积较大，价格较贵，因此，高精度，宽调幅将成为数字量信号发生器的趋势。 本文介绍的是利用89C52单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了 DAC0832数模转换器的结构原理和使用方法，89C52的基础理论，以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。信号频率幅度也按要求可调。 本设计核心任务是：以AT89C52为核心，结合D/A转换器和DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用C语言编写驱动程序，以实现程序控制产生正弦波、三角波、方波、三种常用低频信号。可以通过键盘选择波形和输入任意频率值。
关键词： AT89C52单片机函数波形发生器 DAC0832 方波三角波正弦波 目次 1 引言 (4) 2 系统设计 (6) 方案 (6) 器件选择 (6) 总体系统设计 (6) 硬件实现及单元电路设计 (7) 单片机最小系统设计 (7) D/A转换器 (8) 运算放大器电路 (10) LED显示器接口电路 (11) 波形产生原理及模块设计 (11) 显示模块设计 (13) 键盘显示模块设计 (14) 软件设计流程 (14) 软件中的重点模块设计 (14) 3 输出波形种类与频率的测试 (18) 测量仪器及调试说明 (18) 调试过程 (18) 调试结果 (22) 结论 (23) 致谢 (25) 参考文献 (26) 附录A 源程序 (27)
信号分解与合成实验
深圳大学实验报告课程名称：信号与系统 实验项目名称：信号的分解与合成实验 学院：信息工程工程学院 专业：电子信息工程 指导教师： 报告人：学号：班级： 实验时间：
实验报告提交时间： 教务处制
具体方法：基波与各高次谐波相位比较（李沙育频率测试法） 把BFP-1ω处的基波送入示波器的X 轴，再分别把BFP-31ω、BFP-51ω处的高次谐波送入Y 轴，示波器采用X-Y 方式显示，观察李沙育图。 当基波与三次谐波相位差为0o 、90o 、180o 时，波形分别如图所示。 以上是三次谐波与基波产生的典型的李沙育图，通过图形上下端及两旁的波峰个数，确定频率比。 五、 实验步骤与相应实验结果： 1、把电信号分解与合成模块插在主板上，用导线接通此模块“电源插入”和主板上的电源，并打开此模块的电源开关。 2、调节函数信号发生器，使其输出10KHz 左右的方波，占空比为50%，峰峰值为6V
左右，如图（2）所示。将其接至该实验模块的“输入端”，用示波器观察各次谐波的输出即各次谐波，分别如图（3）、图（4）、图（5）、图（6）所示。 图（2）输出方波信号 图（3）基次谐波图（4）三次谐波 图（5）五次谐波图（6）七次谐波
3、信号的分解实验提供两种方式即分立元件模拟方式和数字方式。该实验采用数字方式。数字方式采用单片机输出各次谐波分量的采样值，然后经过DA转换出各次谐波，基波幅度已经固定，只需调节其他谐波的幅度，操作比较方便。数字方式需要同时打开电源开关S1、S2。 4、用示波器的两个探头，直接观察基波和三次谐波的相位关系，或者采用李沙育图的方法，看其相位差是否为180，同时考察其幅度关系，幅度之比是否为3：1. 采用李沙育图观察基波和三次谐波的相位关系如图（7），可知道其相位为180. 图（7） 从示波器中观察基波和三次谐波的峰峰值之比，可知其幅度比为3：1，如图（8）所示
方波信号波形合成电路
摘要 课题任务是对一个特定频率的方波进行变换产生多个不同频率的弦信号，再将这些正弦信号合成为近似方波。首先设计制作一个特定频率的方波发生器，并在这个方波上进行必要的信号转换，分别产生10KHz、30KHz 和50KHz 的正弦波，然后对这三个正弦波进行频率合成，合成后的目标信号为10KHz近似方波。 本课题的理论基础是傅里叶级数。法国数学家傅里叶发现，任何周期函数都可以用正弦函数和余弦函数构成的无穷级数来表示（选择正弦函数与余弦函数作为基函数是因为它们是正交的），后世称为傅里叶级数一种特殊的三角级数。假设{a0, a1, a2, a3, ..., an, ...}和{b1, b2, b3, ..., bn, ...}是一组无穷的常数。这些常数被称为傅里叶系数。x是一个变量。普通的傅里叶级数可以表示为： F(x) = a0/2 + a1 cos x + b1 sin x + a2 cos 2x + b2 sin 2x + ...+ an cos nx + bn sin nx + ... 一些波形比较简单，比如单纯的正弦波，但是这些只是理论上的。在实际生活中，大多数波形都包含谐波频率（最小频率或基波频率的倍数）的能量。谐波频率能量相较于基波频率能量的比例是依赖于波形的。傅里叶级数将这种波形数学的定义为相对于时间的位移函数（通常为振幅、频率或相位）。[1] 随着傅里叶级数中计算的项的增加，级数会越来越近似于定义复杂信号波形的精确函数。计算机能够计算出傅里叶级数的成百上千甚至数百万个项。 本课题就是基于此原理，取基波、三次谐波及五次谐波进行合成。当然谐波之间要满足一定相位及幅值比例关系，所以用同一振荡器产生信号，再进行分频及移相等处理。 关键词：方波振荡器；傅里叶级数；分频；滤波；移相电路