第7章信号波形测量2共38页
信号波形合成实验电路+电路图
信号波形合成实验电路+电路图信号波形合成实验电路+电路图第一章技术指标1 系统功能要求2 系统结构要求第二章整体方案设计1 方案设计2 整体方案第三章单元电路设计1 方波振荡器2 分频电路设计3 滤波电路设计4 移相电路设计5加法电路设计6整体电路图第四章测试与调整1 分频电路调测2 滤波电路调测3 移相电路调测4加法电路调测5整体指标测试第五章设计小结1 设计任务完成情况2 问题与改进3 心得体会第一章技术指标1 系统功能要求1.1 基本要求(1)方波振荡器的信号经分频滤波处理，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；(2)产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分别为6V和2V；(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10kH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，合成波形的形状如图1所示。
图1 利用基波和3次谐波合成的近似方波1.2 发挥部分再产生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。
2 系统结构要求2.1 方波振荡器：产生一个合适频率的方波，本实验中选择6MHz；2.2 分频器：将6MHz方波分频出10kHz、30kHz和50kHz的方波；2.3 滤波器：设计中心频率为10kHz、30kHz、50kHz三个滤波电路，产生相应频率的正弦波；2.4 移相器：调节三路正弦信号的相位；2.5 加法器：将10kHz、30kHz和50kHz三路波形通过加法电路合成，最终波形如图2。
2.6该系统整体结构如图3图2 基波、三次谐波和五次谐波合成的方波图3 电路示意图第二章整体方案设计1 方案设计1.1理论分析周期性函数的傅里叶分解就是将周期性函数展开成直流分量、基波和所有n阶谐波的迭加。
数学上可以证明方波可表示为：（1）其中A=4h/ ，h为方波信号峰值。
已知基波峰峰值要求为6V，故A=3 ，所以3次谐波对应的幅值为1V，5次谐波对应的幅值为0.6V。
信号的运算和处理
在求解运算电路时，应选择合适的方法，使运算结果 简单明了，易于计算。
第1-19页
■
第7章信号的运算和处理
2. 同相求和 设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf i1 i2 i3 i4
必不可 少吗？
uI1 uP uI2 uP uI3 uP uP
第1-17页
R1 R■ 2 R3
第7章信号的运算和处理 方法二：利用叠加原理
同理可得
uO1
Rf R1
uI1
uO2
Rf R2
uI2
uO3
Rf R3
uI3
第1-18页
uO
uO1
uO2
uO3
Rf R1
uI1
Rf R2
uI2
Rf R3
uI3
■
第7章信号的运算和处理
2. 同相求和
设 R1∥ R2∥ R3∥ R4＝ R∥ Rf
利用叠加原理求解： 令uI2= uI3=0，求uI1单独
作用时的输出电压
uO1
(1
Rf R
)
R2 ∥ R3 ∥ R4 R1 R2 ∥ R3 ∥ R4
uI1
同理可得， uI2、 uI3单独作用时的uO2、 uO3，形式与 uO1相同， uO =uO1+uO2+uO3 。
理想特性 实际特性
线性区
ui
O
饱和区
第1-4页
–UOM
■
第7章信号的运算和处理
2. 集成运放的线性工作区: uO＝Aod(uP－ uN)
第7章正弦信号发生器
••
AF 1
vo不再增大，自激振荡建立
自激振荡建立过程可用 下面的特性曲线来说明
vo
vi A vo
vo
vf F
F（反馈特性）
vvoo43
vo2 vo1
vi1’ vf1 vf2 vf3 vf4 vi2’ vi3’ vi4’ vi5’
A（放大特性）
vi’（vf）
若F不同时 F太小 F合适
F太大
返回
正弦振荡器——自激振荡产生单一频率的 正弦信号的电路。
2、自激振荡的平衡条件
• 设想：
vi vi
v’i A
vo
vo
vf F
要保证vo不变，则必有：
vf = vi 又：vf = F vO vi = vO /A
11-1振荡条件动画
vf = vi 即
返回
••
AF 1 ——自激振荡的平衡条件
2020/6/20
1
2RC
•
f=f0时，
•
F
•
F
1
max 3
0 • f=f0时， • 即：vf和vo同相
F
2020/6/20
返回
7.2.2 RC文氏桥振荡电路
1 对放大器的要求 2 分立元件RC文氏桥振荡电路 3 集成运放组成的RC文氏桥振荡电路
2020/6/20
返回
1 对放大器的要求
由起振条件知：
幅值条件：A•
7.1.2 自激振荡的建立过程及其起振条件
在电源接通的一瞬间，有很小的电扰
动信号（电冲击信号），由于这种电扰 vi A vo 动的不规则性，它包含着频率范围很宽
vo
的各次谐波。
vf F
若vf>vi’，则vo会越来越大。由于三极管的非线性
信号波形合成实验电路设计报告
信号波形合成实验电路设计报告计算机学院计算机科学与技术系学号：B08030403姓名：李佑娟信号波形合成实验电路目录第一章技术指标1 系统功能要求2 系统结构要求第二章整体方案设计1 方案设计2 整体方案第三章单元电路设计1 方波震荡器电路设计2 分频电路设计3 滤波电路设计4 移相和加法电路设计5 整体电路图6 整体元件清单第四章测试与调整1 方波振荡电路调测2 分频电路调测3 滤波电路调测4 移相和加法电路调测5 整体指标测试第五章设计小结1 设计任务完成情况2 问题与改进3 心得体会第一章技术指标1 系统功能要求1.1 基本要求(1)方波振荡器的信号经分频滤波处理，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；(2)产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分别为6V和2V；(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10kH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，合成波形的形状如图1所示。
图1 利用基波和3次谐波合成的近似方波1.2 发挥部分再产生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。
2 系统结构要求2.1 方波振荡器产生方波2.2 由CPLD编程实现分频和移相电路2.3 通过滤波电路才能产生比较干净稳定的正弦波2.4 方波通过分频和滤波后，再通过限幅电路，将10kHz、30kHz以及50kHz的正弦波的峰峰值分别调整为6V、2V和1.2V。
2.5 最后通过一个加法电路，将10kHz和30kHz的波形合成，由移相电路调整使波形如图1为止；再将10kHz、30kHz和50kHz三路波形通过假发电路合成，同上调整，最终波形如图2。
图2 基波、三次谐波和五次谐波合成的方波2.6 该系统整体结构第二章整体方案设计1 方案设计该系统设计可以分为五部分：方波振荡器、分频器、滤波器、移相器和加法器。
模拟电子技术基础 科学出版社 廖惜春 (最完整版)(包括选择题+填空题)第7章 波形产生电路B
1 o o 时，相移 F 0 。则 A F 360 ，满足相位平衡条件，电路能振荡。 2πRC 1 1 （2）RC 串并联电阻网络当频率 f f o 时，反馈系数 F 。要让振荡器振荡起来，必须 3 2πRC
当频率为 f f o 满足起振的幅值条件即 A F 1 ，即 A 3 。 T1、T2 构成的放大电路是具有级间反馈的多级放大电路，级间反馈类型为电压串联负反馈。根 据深度负反馈条件，电压放大倍数的估算，有
f0
1 2 LC
2 LC L L1 L2 2M
f0
1
2 LC C C2 C 1 C 1 C 2
f0
1
2 LC 1 C C0 1 1 1 C1 C 2 C 0
f0
1
结构复杂，分布电 容大，频率在几兆 赫到十几兆之间。
输出信号高次谐波 分量较大，波形质 量较差。
0.04 uF C R 68 k C
Rc 1
Rc 2 T2 Rf Re1
U CC
T1
R
C1
C2 uo
Re 2
例7-1图
解： （1）电路中的反馈信号可以看作从 T1 的栅极输入，从 T2 的集电极输出。放大电路是两级，第 一级是共源放大电路，相移为 180o，第二级是共射放大电路，相移也为 180o，故放大电路总相移 ， A 360o 。该正弦波振荡电路的选频网络为 RC 串并联电阻网络，其相移范围为（－90o～＋90o）
R
uc
-
振荡周期
R3
输出幅值
R1 ) R2
T 2 RC ln(1 2
uo
U o U z
方波 发生器
C
试用计数器、38译码器和门电路设计01110101 序列信号发生器用示波器观察并测量波形
Decoderlibrary IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE.std_logic_unsigned.all;entity dec3_8 isport (din : in std_logic_vector(2 downto 0) ;dout : out std_logic_vector(7 downto 0) ;);end dec3_8 ;architecture RTL of dec3_8 isbegindout <= "10000000" when ( din = "111" ) else"01000000" when ( din = "110" ) else"00100000" when ( din = "101" ) else"00010000" when ( din = "100" ) else"00001000" when ( din = "011" ) else"00000100" when ( din = "010" ) else"00000010" when ( din = "001" ) else"00000001" ;end RTL ;8位counterlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_arith.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity count8 isport (clk : in std_logic;rst : in std_logic;en : in std_logic;cm : out std_logic;c_out : out std_logic_vector(7 downto 0) );end count8;architecture arc of count8 issignal cnt : std_logic_vector(7 downto 0); beginprocess(clk,rst)beginif rst = '1' thencnt <= (others=>'0');cm <= '0';elsif rising_edge(clk) thenif en = '1' thenif cnt = "11111111" thencm <= '1';cnt <= "00000000";elsecnt <= cnt + 1;cm <= '0';end if;end if;end if;end process;c_out <= cnt;end arc;dff顶层library IEEE;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE.std_logic_unsigned.all;entity dff isport (clock : in std_logic ;reset : in std_logic ;dout : out std_logic);end dff ;architecture RTL of dff issignal shft_reg : std_logic_vector (7 downto 0) ; beginprocess (clock,reset) beginif (reset = '1') thenshft_reg <= "01110101" ;elsif (clock'event and clock = '1') thenshft_reg <= shft_reg(7 downto 0)& shft_reg(7) ;end if;end process;dout <= shft_reg(7) ;end RTL ;。
第7章动应变测量
理论力学
第七章
第一节
动态应变测量
动态应变测量系统
一、动态应变测量的特点 1．被测应变的大小和变化规律不能用刻度盘数字或表头 显示，只能通过动态电阻应变仪输出给记录器进行记录；
2．不能用预调平衡箱切换测点进行多点测量，每个测量 电桥都要有一套放大系统，且不能使用公共的补偿片； 3．选择应变片、应变仪和记录器时，要考虑频率响应等 问题；
p.8
理论力学
第四节
动态应变及其频谱
理论力学
动态应变按其随时间变化的性质，可分为确定性的和非确定性的两类。应变 随时间变化的规律能够用明确的数学关系式描述的，称为确定性的，否则既是 非确定性的。确定性的动态应变视其能否用周期性的时变函数来表示，又可分 为周期性和非周期性动态应变。非确定性的动态应变亦称随机性应变。下面对 周期性、非周期性和随机性三类应变作简要讨论。
动态应变仪
采集应变信号
处理、显示 、存储应变 信号
p.6
理论力学
理论力学
二、技术指标 5．采样速率准确度
6．系统不确定度
7．输入漂移 9．系统线性度 10．输出滤波器的截止频率 11．放大器频带宽度
12．桥压
13．自动平衡范围 14．使用环境 15．电源电压
p.7
理论力学
理论力学
三、工作原理
系统框图
a lim
T
1 T
T 0
T
0
(t )dt
2
动态分量可方差s2来描述，即
s lim
2 T
1 T
[ (t ) a ] dt
方差的正平方根称称为标准差，它表示随机性应变在均值附近摆动幅 度的大小。将上式展开可得
模拟电子技术答案 第7章 信号的运算和处理
第7章信号的运算和处理自测题一、现有电路：A.反相比例运算电路B.同相比例运算电路C.积分运算电路D.微分运算电路E.加法运算电路F.乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。
(1)欲将正弦波电压移相＋90o，应选用( C )。
(2)欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用( F )。
(3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用( E )。
(4)欲实现A u=−100 的放大电路，应选用( A )。
(5)欲将方波电压转换成三角波电压，应选用( C )。
(6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用( D )。
二、填空：(1)为了避免50H z电网电压的干扰进入放大器，应选用( 带阻)滤波电路。
(2)已知输入信号的频率为10kH z~12kH z，为了防止干扰信号的混入，应选用( 带通)滤波电路(3)为了获得输入电压中的低频信号，应选用( 低通)滤波电路。
(4)为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用( 有源)滤波电路。
三、已知图T7.3所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k大于零。
试分别求解各电路的运算关系。
(a)(b)图T7.3解：图(a)所示电路为求和运算电路，图(b)所示电路为开方运算电路。
它们的运算表达式分别为：(a) 12413121234()(1)//f I I O f I R u u R u R u R R R R R R =-+++⋅⋅+ 11O O u u dt RC =-⎰(b) '23322144O I O O R R R u u u ku R R R =-⋅=-⋅=-⋅O u =习题本章习题中的集成运放均为理想运放。
7.1填空：(1) ( 同相比例 )运算电路可实现A u ＞1 的放大器。
(2) ( 反相比例 )运算电路可实现A u ＜0 的放大器。
(3) ( 微分 )运算电路可将三角波电压转换成方波电压。
(4)( 同相求和 )运算电路可实现函数123Y aX bX cX =++，a 、b 和c 均大于零。
电子测量与仪器教学课件第7章 频率特性测量及仪器
频域分析则是研究信号中各频率分量的幅值A与频率f的关系，包括线性系统频率特性的测 量和信号的频谱分析。频率特性测量和频谱分析都是以频率为自变量，以频率分量的信号 值为因变量进行分析的，通常由频率特性测试仪(扫频仪)来完成。其中，频率特性测试仪利 用扫频测量法，可直接在显示屏上显示被测电路的频率响应特性；频谱分析仪则是对信号 本身进行分析和对线性系统非线性失真系数进行测量，从而可以确定信号所含的频率成分， 了解信号的频谱占用情况，以及线性系统的非线性失真特性。
（3）增益测试。将Y衰减置于10挡上（相当于衰减20 dB），调节 粗、细输出衰减使因被测电路接入而变化的曲线高度仍恢复为H， 记下输出衰减总分贝数A2，则该中频放大器的电压增益k为
（4）测量带宽。利用扫频仪上的频标，在幅度左右两边分别对应 与波峰的0.707倍时的上下频率差就是被测网络的幅频特性曲线的 频带宽度。
扫频测量法就是将等幅扫频信号加至被测电路输入端，然后用显示器 来显示信号通过被测电路后振幅的变化。由于扫频信号的频率是连续 变化的，因此在屏幕上可直接显示出被测电路的幅频特性。
7.2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ频仪
扫频仪是频率特性测试仪的简称，是一种能在荧光屏上直接观测 到各种网络频率特性等曲线的频域测量仪器，由此可以测算出被 测电路的频带宽度、品质因数、电压增益、输出阻抗及传输线特 性阻抗等参数。扫频仪与示波器的主要区别在于前者能够自身提 供测试时所需要的信号源，并将测试结果以曲线形式显示在荧光 屏上。
第七-2章周期信号的傅里叶级数
由积分可知
T
2 T
cos
n1t
sin
m1t
dt
0
2
T 2 T 2
cos
n1t
cos
m1t
dt
T , 2 0,
mn mn
T 2 T 2
sin
n1t
sin
m1t
dt
T , 2 0,
mn mn
14
7-2-2 三角形傅立叶级数
f (t ) a0 (an cos n1t bn sin n1t )
j sin n1t]dt
1
1
2 an j 2 bn
17
7-2-2三角形傅立叶级数
通过比较可以得到指数形式的傅里叶系数与三角形式 的傅里叶系数有以下关系：
Fn
1 2
an
j
1 2
bn
Fn
1 2
an2
bn2
1 2
Cn
n
arctan
bn an
Fn Fn
18
【例题7-1】求周期锯齿波的三角形式的傅里叶级数展开式
29
7-3-2周期信号的频谱特性
（3）频谱函数 Fn 的幅度具有收敛性，随着频率增加， Fn 逐渐减小； （4）指数形式的频谱图是双边谱，幅度谱 Fn 是偶函数， 相位谱 n 是奇函数。 （5） Fn 与 f (t) 具有唯一对应性， Fn 包含了信号 f (t) 的 全部信息。
30
➢ 下面求三角形式的傅立叶级数与频谱 根据三角形式傅立叶级数展开形式
2
傅里叶级数的由来
• 对周期信号的研究，最早来自于1748年欧拉 对振动弦的工作。
• 欧拉发现，所有的振荡模式都是x的正弦函数，并 形成谐波关系。