方波的产生、分解、合成的研究

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方波的产生、分解、合成的研究

作者:王俊吉

来源:《科技创新导报》2013年第15期

摘要:方波信号,可以分解为无限多个特定幅度的奇次谐波;无限多个奇次谐波分量,

幅度按特定的比例叠加,也可得到一个方波信号。该设计为一种方波的产生、分解、合成装置,该装置经调试后可以产生方波,基波、三次谐波及五次谐波等,同时还可实现谐波相加合成为基波的功能。

关键词:方波分解合成

中图分类号:TN911 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(c)-0012-02

方波信号的产生、分解、合成在信号处理中有很重要的地位,同时,它也是无线电及电子学专业基础教学中的难点和重点.为通信技术打下基础。

方波的产生、分解和合成是要求我们首先产生方波,利用分频电路将其分解,最后合成。用多谐振荡电路来产生一定频率的方波,将此方波通过中心频率分别为10 K,30 K,50 K的无限增益负反馈型带通滤波器,分频电路把方波分解为基波、三次谐波、五次谐波,经移相电路来实现相位同步。再通过加法电路实现基波、三次谐波、五次谐波的合成,并用AD和单片机及显示器显示合成后的波形的峰值及频率。

为实现这个目标我们要进行以下电路模块的设计,(1)方波产生电路(2)分频滤波电路(3)移相电路(4)加法电路(5)峰值检测电路(6)ADC0832与单片机的接口电路、(7)频率测量电路。各模块电路设计调试完成后,将各个模块相连实现系统调试。以下是各模块电路电路的设计:

1 方波产生电路

用RC振荡电路来和迟滞比较器来产生方波[2](如图1示)。此方案电路简单,器件较为常用,产生频率的范围很宽。

其工作原理:由图可知,电路的正反馈系数F为,在接通电源的瞬间,设输出电压偏于正饱和值,即时,加到电压比较器同相端的电压为,而加于反向端的电压,由于电容C1上的电压不能突变,只能由输出电压通过电阻按指数规律向电容C1充电来建立;当加到反相端的电压正于时,输出电压立即从正饱和值()迅速翻转为负饱和值(),又通过对电容C1进行反向充电,直到负于值时,输出状态再翻转回来。如此循环不已,形成一系列的方波输出。方波的周期T为:

2 分频与滤波电路

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