信号的产生分解与合成

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dsp功能

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dsp功能数字信号处理(Digital Signal Processing,简称DSP),是指通过数值计算来处理数字信号的一种技术。

通常,DSP应用在音频和视频信号处理、通信系统、雷达、图像处理以及生物医学工程等领域。

DSP具有以下主要功能:1. 信号滤波:滤波是DSP最基本的功能之一。

通过滤波,可以去除信号中的噪声和干扰,提高信号的质量。

常用的滤波器有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。

2. 时域和频域分析:时域分析是指对信号在时间上的特性进行分析,常用的时域分析方法有傅里叶变换、自相关和互相关等。

频域分析是指对信号在频率上的特性进行分析,常用的频域分析方法有傅里叶变换、功率谱密度和频谱分析等。

3. 信号合成和分解:信号合成是指将多个信号进行组合,形成一个新的信号。

信号分解是指将一个信号进行分解,得到它的各个组成部分。

常用的信号合成和分解方法有线性加权叠加、小波变换和快速傅里叶变换等。

4. 时延和相位校正:在通信系统中,信号传输过程中会产生时延和相位偏移等问题。

DSP可以对信号进行时延和相位校正,使得信号恢复正常。

5. 信号压缩和解压缩:由于数字信号占用存储空间较大,为了节省存储空间和方便传输,需要对信号进行压缩。

DSP可以对信号进行压缩和解压缩,常用的信号压缩方法有离散余弦变换、小波变换和熵编码等。

6. 信号识别和分类:DSP可以对信号进行识别和分类,常用的方法有模式匹配、统计分析和机器学习等。

7. 实时性处理:DSP的另一个重要功能是实时性处理。

实时性处理是指在规定的时间内对信号进行处理,并及时给出结果。

常用的实时处理方法有滑动窗口技术、快速算法和并行处理等。

8. 音频和视频编解码:在多媒体应用中,DSP经常用于音频和视频的编解码。

编解码是将音频和视频信号转换为数字信号的过程,使得信号可以被存储、传输和播放。

总而言之,DSP具有信号滤波、时域和频域分析、信号合成和分解、时延和相位校正、信号压缩和解压缩、信号识别和分类、实时性处理以及音频和视频编解码等多种功能,广泛应用于各个领域,为人们的生活和工作带来了许多便利。

信号的产生、分解与合成

信号的产生、分解与合成

信号的产生、分解与合成东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称:电子电路实践第四次实验实验名称:信号的产生、分解与合成院(系):吴健雄学院专业:电类强化姓名:周晓慧学号:61010212实验室: 实验组别:同组人员:唐伟佳(61010201)实验时间:2012年5月11日评定成绩:审阅教师:实验四信号的产生、分解与合成一、实验内容及要求设计并安装一个电路使之能够产生方波,并从方波中分离出主要谐波,再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。

1.基本要求(注:方波产生与最后合成为唐伟佳设计,滤波和移相我设计)(1)设计一个方波发生器,要求其频率为1kHz,幅度为5V;(2)设计合适的滤波器,从方波中提取出基波和3次谐波;(3)设计一个加法器电路,将基波和3次谐波信号按一定规律相加,将合成后的信号与原始信号比较,分析它们的区别及原因。

2.提高要求设计5次谐波滤波器或设计移相电路,调整各次谐波的幅度和相位,将合成后的信号与原始信号比较,并与基本要求部分作对比,分析它们的区别及原因。

3. 创新要求用类似方式合成其他周期信号,如三角波、锯齿波等。

分析项目的功能与性能指标:说明:这次实验我负责的是基波和3次谐波信号滤波器及其移相电路的设计,其余部分是唐伟佳设计,同时我还参与了全过程的调试。

功能:此次实验主要功能是实现信号的产生,并让我们在对信号的分解过程中体会傅里叶级数对周期信号的展开,以及滤波器的设计(该实验主要使用带通和全通滤波器(即移相器)),最后通过将分解出的谐波分量合成。

性能指标:1、对于方波而言:频率要为1kHz,幅度为5V (即峰峰值为10V),方波关键顶部尽可能是直线,而不是斜线。

2、滤出的基波:a、波形要为正弦波,频率为1kHz,幅度理论值为6.37V(注:其实滤除的基波幅度只要不太离谱即可,因为后面的加法器电路可以调整增益,可以调到6.37V,后面的3次谐波、5次谐波也一样)故最主要的是波形和频率。

方波信号的分解与合成实验

方波信号的分解与合成实验

方波信号的分解与合成实验08电师班文里连 007号实验三信号的基本运算实验方波信号的分解与合成实验1、实验目的:2.3.1(1) 了解各基本运算单元的构成(2) 掌握信号时域运算的运算法则2.7.1(1)了解方波的傅里叶变换和频谱特性(2) 掌握方波信号在十余上进行分解与合成的方法(3)掌握方波谐波分量的幅值和相位对信号合成的影响2、实验原理:2.3.2信号在时域中的运算有相加、相减、相乘、数乘、微分、积分。

(1)相加:信号在时域中相加时,横轴(时间轴)的横坐标值不变,仅是将横坐标值所对应的纵坐标值相加。

加法器完成功能:OUT=IN1+IN2(2)相减:信号在时域中相减时,横轴(时间轴)的横坐标值不变,仅是将横坐标值所对应的纵坐标值相减。

减法器完成功能:OUT=IN1-IN2(3)数乘:信号在时域中倍乘时,横轴(时间轴)的横坐标值不变,仅是将横坐标值所对应的纵坐标值扩大n倍。

(n>1时扩大;0<n<1时减小)。

数乘器完成功能:OUT=RP/R*IN(4)反相:信号在时域中反相时,横轴(时间轴)的横坐标值不变,仅是将横坐标值所对应的纵坐标值正负号。

反相器完成功能:OUT=-IN(5)微分:信号在时域微分即是对信号求一阶导数。

)积分:信号在时域积分即讲信号在(-?,t)内求一次积分。

(62.7.2(1)信号的傅里叶变换与频谱分析信号的时域特性与频域特性是对信号的两种不同描述方式。

对一个时域的周期信号f(t),只要满足狄利克莱条件,就可展开成傅里叶级数:f(t)=a0/2+Σancos(nΩt)+Σbnsin(nΩt)=A0/2+ΣAncos(nΩt+Φn) 由式子得,信号f(t)时有直流分量和许多余弦或正弦分量组成。

其中A0/2是常数项,是周期信号中所包含的直流分量;第二项A1cos(Ωt+Φ1)称为基波,其角频率与原周期信号同,A1是基波振幅,Φ1是基波初相角;A2cos(Ωt+Φ2)称为二次谐波,其频率是基波的二倍,A2是基波振幅,Φ2是基波初相角。

信号的分解与合成实验报告总结

信号的分解与合成实验报告总结

信号的分解与合成实验报告总结
一、实验目的
本次实验的目的是:
1. 掌握信号的分解与合成原理;
2. 了解信号的合成生成方法;
3. 掌握合成信号的基本特性。

二、实验内容
本次实验的内容包括:
1. 利用MATLAB编程实现信号合成程序;
2. 信号合成程序的调试;
3. 利用合成信号产生平坦的信号;
4. 利用合成信号产生任意波形;
5. 记录下合成信号的波形并作出比较;
6. 对合成信号的结果进行分析与评价。

三、实验结果
1. 利用MATLAB编程实现信号合成程序:通过本次实验,我们可以用MATLAB编程实现一个信号合成程序,以满足任意一种信号的所需。

2. 平坦信号:利用本次实验,通过对直线段和曲线段的组合,我们可以得到一个看上去是弧形的信号,它是一个平坦信号,我们可以通过改变曲线段的个数来调整这个信号的过程。

3. 任意波形:在本次实验中,我们可以利用合成信号来得到任
意波形。

通过改变曲线段的弯曲度和曲线段的个数,我们可以得到不同波形。

4. 记录下合成信号的波形:在本次实验中,我们可以将波形记录下来,并作出比较,以确认合成出的波形的情况。

5. 对合成信号的结果进行分析与评价:本次实验中,我们可以对合成的信号进行分析与评价,以看出是否符合要求,并能够作出准确评价。

四、总结
本次实验主要是学习信号的分解和合成,及其相关原理。

信号的分解和合成主要是通过程序来实现的,在程序的帮助下,可以很容易地实现信号的分解和合成。

本次实验通过实现信号合成程序的调试,发现、记录合成的信号并作出评价的方法,让我们能够更好地了解信号的分解和合成。

实验四 信号的分解与合成

实验四 信号的分解与合成

实验四信号的分解与合成实验目的:1.了解正弦波的频率、周期、幅值的概念,学习如何扫描振荡器的操作方法;3.学会分解信号为基波和谐波的叠加形式,并学习信号的合成原理。

实验仪器:1.示波器2.扫描振荡器3.电容电阻箱或电位器4.函数发生器5.电源实验原理:1.正弦波的频率、周期、幅值正弦波是指时间、电压或电流都随着正弦函数变化的周期性波形,常表示为y=A*sin(ωt+φ),其中A为振幅,ω为角频率,φ为初相位,t为时间。

正弦波的频率指的是单位时间内波形变化的次数,即ω/2π,单位为赫兹(Hz)。

频率越高,波形在单位时间内变化的次数越多,波形的周期越短。

正弦波的周期指波形从一个极值到另一个极值所需的时间,即T=1/f。

正弦波的幅值指波形振动的最大距离,通常用峰值(Vp)或峰峰值(Vpp)来表示。

峰值是指波形振动的最大值或最小值,峰峰值是指波形振动的最大值与最小值之差。

扫描振荡器是一种信号源,它能够产生可调频率、可调幅度的正弦波信号。

其操作方法如下:(1)将扫描振荡器电源插座插入电源插座;(3)按下扫描振荡器的POWER开关,激活电源;(4)调节FREQUENCY旋钮和AMPLITUDE旋钮,调节正弦波的频率和幅度;(5)根据需要选择SINE、SQUARE、TRIANGLE等波形。

3.调节示波器的基本参数(1)调节触发电平。

触发电平是示波器用于捕捉波形起点的电平参考值,需要根据所测量的信号进行调节。

在示波器的“Trigger”面板上,可以通过“LEVEL”旋钮进行设置。

(2)调节时间/电压比。

示波器有自动触发和正常触发两种模式。

在自动触发模式下,示波器会自动捕捉信号并显示波形;在正常触发模式下,示波器需要先捕捉到信号才能进行显示。

在示波器的“Trigger”面板上,可以通过“MODE”选择触发模式。

(4)选择或调节显示模式。

示波器有AC、DC、GND三种显示模式,分别表示显示交流信号、直流信号和零参考信号。

信号分解与合成实验报告

信号分解与合成实验报告

信号分解与合成实验报告本次实验主要涉及信号分解和合成的过程和方法。

其中,我们研究了信号分解和合成的基本概念和原理,利用 MATLAB 软件进行信号分解和合成实验,通过实验数据和实验结果验证了信号分解和合成的正确性和实用性。

一、信号分解信号分解,是指将一个信号分解成若干个简单的成分。

常用的信号分解方法有傅里叶变换、小波变换等。

本次实验我们采用了小波变换对信号进行分解。

小波变换是一种时频分析方法,具有良好的适应性、时间分解精度高、尤其适合非平稳信号的分析。

在小波分析中,我们通过选择适当的小波函数和选取不同的分解层数,可以将信号分解为越来越细节和越来越精确的小波成分,对信号的各种特征和结构有较好的拟合和表示,从而更为深入地了解信号的内在特性。

在 MATLAB 环境下,我们通过调用 Wavelet Toolbox 中的相关函数,实现了信号分解的实验。

具体步骤为:1.加载待处理信号,使用 load 命令将信号载入 MATLAB 环境中。

2.选择所需的小波函数。

在 Wavelet Toolbox 中,提供了多种不同形态的小波函数,可根据实际需求进行选择。

3.调用 wfilters 函数进行小波滤波器设计。

该函数根据所选小波函数的性质,生成对应的离散小波滤波器系数(低通和高通滤波器系数)。

4.使用 wmulticfs 函数对信号进行小波分解。

该函数将信号分解为多个不同尺度和不同频带的小波系数,可用于分析信号中的不同成分。

5.可视化分解结果,通过图像展示各个小波系数的分布和特征,可以更直观地了解信号的结构和组成成分。

二、信号合成信号合成,是指将多个简单的信号成分重新组合起来,形成新的信号。

信号合成常用的方法有基本波形叠加法、线性组合法、窄带带通滤波法等。

在本次实验中,我们采用了基本波形叠加法为例,对信号进行合成。

基本波形叠加法,是指将一系列基本波形(如正弦波、三角波)按照一定比例组合,形成新的波形。

该方法简单易行,对于周期信号的分析具有良好的适应性。

信号的分解与合成实验报告

信号的分解与合成实验报告

信号的分解与合成实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入理解信号的分解与合成原理,通过实际操作和观察,掌握信号在时域和频域的特性,以及如何将复杂信号分解为简单的基本信号,并重新合成原始信号。

二、实验原理1、信号的分解任何周期信号都可以用一组正弦函数和余弦函数的线性组合来表示,这就是傅里叶级数展开。

对于非周期信号,可以通过傅里叶变换将其表示为连续频谱。

2、信号的合成基于分解得到的各个频率成分的幅度和相位信息,通过逆过程将这些成分相加,可以合成原始信号。

三、实验设备与环境1、实验设备信号发生器示波器计算机及相关软件2、实验环境安静、无电磁干扰的实验室环境四、实验内容与步骤1、产生周期信号使用信号发生器产生一个周期方波信号,设置其频率和幅度。

2、观察时域波形将产生的方波信号输入示波器,观察其时域波形,记录波形的特点,如上升时间、下降时间、占空比等。

3、进行傅里叶级数分解通过计算机软件对观察到的方波信号进行傅里叶级数分解,得到各次谐波的频率、幅度和相位信息。

4、合成信号根据分解得到的谐波信息,在计算机软件中重新合成信号,并与原始方波信号进行比较。

5、改变信号参数改变方波信号的频率和幅度,重复上述步骤,观察分解与合成结果的变化。

6、非周期信号实验产生一个非周期的脉冲信号,进行傅里叶变换和合成实验。

五、实验结果与分析1、周期方波信号时域波形显示方波具有陡峭的上升和下降沿,占空比固定。

傅里叶级数分解结果表明,方波包含基波和一系列奇次谐波,谐波的幅度随着频率的增加而逐渐减小。

合成的信号与原始方波信号在形状上基本一致,但在细节上可能存在一定的误差,这主要是由于分解和合成过程中的计算精度限制。

2、改变参数的影响当方波信号的频率增加时,谐波的频率也相应增加,且高次谐波的相对幅度减小。

幅度的改变主要影响各次谐波的幅度,而对频率和相位没有影响。

3、非周期脉冲信号傅里叶变换结果显示其频谱是连续的,且在一定频率范围内有能量分布。

信系统非正弦周期信的分解与合成实验报告

信系统非正弦周期信的分解与合成实验报告

信系统非正弦周期信的分解与合成实验报告实验报告:信号系统的非正弦周期信号的分解与合成一、实验目的:1.理解周期信号的概念和特点;2.学习如何分解一个非正弦周期信号的频谱成分;3.学习如何合成一个非正弦周期信号。

二、实验原理:1.傅里叶级数展开:任何周期信号都可以由一系列谐波分量叠加而成;2.傅里叶级数中的谐波分量:频率是整数倍的基频信号,基频信号频率为信号周期的倒数。

三、实验仪器:1.计算机;2. 数字信号处理软件(如MATLAB、Python等);3.数字音频信号采集卡(可选);4.电脑音箱或音频耳机。

四、实验步骤:1.将采集卡连接至计算机(若使用);2.打开信号处理软件,并导入需要处理的非正弦周期信号的音频文件;3.将音频信号从时域转换到频域,得到信号的频谱;4.分析频谱,找出频率成分较高的谐波分量;5.根据谐波分量的频率、振幅和初相位,计算每个谐波分量的波形;6.对所有谐波分量进行叠加,得到合成后的信号。

五、实验结果与讨论:1.实验结果:可以得到信号的频谱,并分析出频率较高的谐波分量;2.讨论:根据实验结果可以探讨信号的频谱结构、谐波的产生原理等,以及分析不同谐波分量对信号特性的影响;3.实验中还可以根据实际情况进行合理的参数选择,例如选择合适的采样率、截断频率等。

六、实验总结:通过本次实验,我们学会了如何分解一个非正弦周期信号的频谱成分,并根据谐波分量的频率、振幅和初相位计算每个谐波分量的波形。

同时,我们也学会了如何合成一个非正弦周期信号。

实验结果表明,通过傅里叶级数展开,我们可以准确地分解和合成周期信号,这对于理解信号的频谱结构、谐波的产生原理等有着重要的意义。

希望通过本次实验,同学们能对非正弦周期信号的分解与合成有更深刻的理解,并能够运用所学知识解决实际问题。

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东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称:电子线路实践第七次实验实验名称:信号的产生、分解与合成院(系):电子科学与工程学院专业:姓名:姜勖学号:06A11315实验室:104实验组别:27同组人员:徐媛媛实验时间:年月日评定成绩:审阅教师:实验四信号的产生、分解与合成一、实验内容及要求设计并安装一个电路使之能够产生方波,并从方波中分离出主要谐波,再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。

1.基本要求(1)设计一个方波发生器,要求其频率为1kHz,幅度为5V;(2)设计合适的滤波器,从方波中提取出基波和3次谐波;(3)设计一个加法器电路,将基波和3次谐波信号按一定规律相加,将合成后的信号与原始信号比较,分析它们的区别及原因。

2.提高要求设计5次谐波滤波器或设计移相电路,调整各次谐波的幅度和相位,将合成后的信号与原始信号比较,并与基本要求部分作对比,分析它们的区别及原因。

3.创新要求用类似方式合成其他周期信号,如三角波、锯齿波等。

分析项目的功能与性能指标:功能:通过振荡电路产生一个方波,并将其通过滤波得到1、3、5次谐波,最后通过加法电路合成新的波形。

性能指标:(1)方波:频率1KHz,幅度5V。

(2)滤波器:基础要求从方波中提取基波和三次谐波,提高要求提取五次谐波。

(3)移相电路:通过移相电路调节滤出来的1、3、5次谐波相位,使得其与原方波相位差近似为0。

(4)加法器电路:将基波和3次谐波和5次谐波信号按一定规律相加。

1、信号的产生通过震荡电路产生1kHz ,幅度为5V 的方波信号。

2、滤波器的设计根据方波的傅里叶展开式:可知原信号分解只包含奇次谐波分量。

因此设计不同中心频率的带通滤波器,可将各次谐波滤出。

3、相位校正电路由于滤波器用到了对不同频率有不同响应的储能元件,对于滤除的波形会产生附加相位。

若要让各次谐波叠加出原有信号,必须调节其相位使之同相。

用全通滤波器可在不影响相对幅度的前提下改变相位。

4、加法电路将滤除的基波、3次谐波、5次谐波相加,得到近似的方波信号。

对于滤波器对不同频率分量不成比例的衰减,可在加法电路中选择合适的比例给予响应的补偿。

二、电路设计(预习要求)(1) 电路设计思想(请将基本要求、提高要求、创新要求分别表述):1、信号发生电路:利用运放和RC 回路构成振荡电路,通过分别调节正反向RC 回路的时间常数和运放同相输入端的参考电压来调节震荡电路的频率以及占空比。

用一对稳压二极管限制输出电压幅度,并对稳压管导通压降进行一定的补偿。

2、有源带通滤波器:根据实验要求,设计有源带通滤波器,将所需频率的信号以尽量小的衰减输出,同时对其它频率有非常大的衰减。

因此需要增加滤波器的阶数。

初步选择采用二阶有源带通滤波器,通过理论计算,调节其中一个电阻来改变中心频率。

根据实际搭出的电路效果,可尝试使用四阶有源带通滤波器,以求获得更好的滤波效果。

3、相移电路:由于滤波器难免对滤出的谐波分量产生附加相位,需要在选频电路之后加一全通网络校正相位,抵消相位差。

移向电路有两种,分为正向移向和反向移向。

4、加法电路将所得到的各次谐波分量叠加,得到近似的方波。

同时,加法电路可对滤波对原信号分量的衰减进行补偿。

(2) 电路结构框图(请将基本要求、提高要求、创新要求分别画出):基础要求:因基础要求与提高要求相比,除缺少5次滤波与移相电路外,其余部分均相同,其结构框图已包含在提高要求的框图中,故不单独列出。

提高要求:(3)电路原理图(各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明): 分工:徐媛媛(滤波电路的设计、搭建和调试);姜勖(方波产生、相移及加法电路设计搭建和调试)方波振荡及鉴幅电路:采用迟滞比较及RC 反馈回路以及比较器鉴幅电路,总电路图如下:设从输出端的对输入端的负反馈电阻分别为1f R 和2f R ,则前部分方波的振荡周期为111222ln(12)ln(12)f f R R T R C R C R R =+++,通过电位器分别调节1f R 和2f R 的阻值使方波的频率为1kHz ,占空比为50%。

由于运放741的压摆率较小,在输出方波时跳变沿斜率较低,如下图所示。

在振荡电路后追加高压摆率的LM311构成的鉴幅比较电路,对波形进行修正,修正效果如下图所示。

同时,为了防止鉴幅电路输入过大,在级联处对信号予以衰减;另外,为了补偿稳压管正向导通压降造成的输出电压大于5V 的情况,在输出端再对信号进行一定的可调衰减。

本来想用LM311直接构成RC 方波振荡电路的,但或许是因为上拉电阻的影响,电路输出的方波的占空比总不为50%且偏差较大,故仍采用741作为振荡电路的运放。

LM311构成振荡电路的输出波形如下所示,可以发现,占空比明显不为50%。

带通滤波器:使用TI 公司的FilterProDT 设计有源带通滤波器,基本电路图如下:因该软件使用的并非标准电阻,所以实际应用的时候将阻值近似为标准电阻后可能会对滤波效果造成很大影响。

若将三个电阻均改为电位器进行调节则难度极大,因此进一步计算其传递函数进行分析。

传递函数:3112121212121)()(R R R C C s R R C C s C sR s H ++++-=取ωj s =,求解0|)(|d d =ωωj H 得取得最大增益时的角频率: 21213101R R C C R R +=ω,πω200=f实际试验中,取31R R >>,C C C ==21,则:当Ω=k 801R ,Ω=k 1602R ,nF 1021==C C 时,对于不同的3R 取值,理论值如下:Ω=k 801R ,Ω=63.43R ,nF 1021==C C 时,对于不同的2R 取值,理论值如下:两表格对比可知,当中心频率是5kHz 时,3R 值不是整数,且中心频率受其影响比受2R 影2R 此2R 选为标准电阻对中心频率基本没有影响。

由此可见,3R 不宜用标准化参数的电阻,选用电位器调节更为合适。

从上面的分析可知,固定1C 、2C 、2R ,调节3R 改变通频带中心频率。

实际调试时发现,即使将3R 改为电位器调节,滤得的波形虽然频率大概符合要求,但存在高低不齐的问题。

因此选择采用有源四阶带通滤波器。

基本电路图如下:与以上分析相似,可知3R 是调节通频带中心频率的关键,不宜用标准化参数的电阻,选用电位器调节更为合适。

实际操作中,将第一级滤波电路的3R 改为电位器调节即可,滤得的波形与二阶滤波相比要准确很多。

移向电路:考虑幅值的损失,应使得最终输入输出表达式为两个共轭复数的相除,使得模值比为1,而使输出相对源输入产生附加相移。

通过可变电阻对输出的相移进行改变,输入输出比表达式应该是R 的函数,即()f R 选择图所示的电路实现移项功能。

由下左图,联立方程组()311R U C j U U in =-ω①1121RU U R U U out in -=-② 解得 13213+-=CR j R R CR j U U in out ωω 左图0~180°移相电路右图-180~0°移相电路若选择参数1R =2R ,则表达式化简为1133+-=CR j CR j U U in out ωω,其模为1。

针对滤波器网络输出的不同频率的波形适当选择C 的大小,3CR ω在调节的过程中大小在1左右变动实现相移。

当3R =0时,相移为π;当3CR ω=∞时,相移为0,相移的变化范围可以满足调整的需要。

同理,如图,有1133++-=CR j CR j U U in out ωω,当3R =0时,相移为0;当3CR ω=∞时,相移为-π;在本实验中,取21R R ==10k Ω,电容选用100nF 的电容,电位器选用10k Ω。

可以根据实际的情况来选择以上两种移项,其中第一种移相器的可移动相位角为0~180°,第二种移相器的可移动相位角为-180~0°。

仿真波形如下所示,其中,红色为输入波形,黄色为左图相移波形,绿色为右图相移波形。

加法器电路:由于滤波电路以及移相电路使得滤出来的各次谐波有一定的衰减,若要使得合成的波形与原方波较相似,需通过改变电阻调节增益使得各次谐波达到需要的值,增益应该〉1,因此选择100f R k =Ω,12310R R R k <Ω、、,阻值不过大也不过小,较合适。

(4)列出系统需要的元器件清单(请设计表格列出,提高要求、创新要求多用到的器件请注明):元件 数量 元件 数量电阻10k Ω 1 运放ua741 7+5(提高)电阻80k Ω 2(提高) 稳压二极管 2电阻150k Ω 2 LM311 1电阻450k Ω 2 电位器100Ω 1+1(提高)电容10nF 4+4(提高)电位器10k Ω 2+1(提高)电容100nF 2 电位器1k Ω 3(3)*注:图示参数并未调整,具体取值以后面解说为准,在此仅做功能分析。

五次谐波基础要求扩展要求电路仿真总三、硬件电路功能与指标,测试数据与误差分析(1)硬件实物图(照片形式):(2)制定实验测量方案:1、用数字存储示波器测量方波产生的信号,测量幅度、频率。

调节电位器,使频率为1kHz,占空比为50%。

2、用双踪示波器分别测量方波和滤波器输出。

利用电位器调节5次谐波。

3、用双踪示波器分别测量方波和经过调相电路的信号输出,分别使基波、3次谐波、5次谐波与方波同相位。

4、加法电路中,依次将其中一路谐波输入信号输入,其余接地,通过双踪示波器观察,调节电位器,使之输出幅度满足傅里叶系数。

5、将三个信号叠加,观察示波器波形,与原方波对比。

(3)使用的主要仪器和仪表:1、直流电源2、双踪数字存储示波器(4)调试电路的方法和技巧:采用分模块调试的方法,保证各模块指标符合要求后在进行组合。

方波振荡电路:通过调节电位器,使得频率为1kHz,占空比为50%,由于稳压管不是准确,又对产生的方波进行比例调节,使得幅值为准确的5V。

滤波电路:基波与3次滤波电路实际效果很好,不需要进行调节(3次滤波因采用四阶带通有源滤波器的缘故,且接地电阻与理论值十分接近,因而不需要电位器进行调节即可得到频率符合要求、最大值与最小值相同的正弦波。

)调节5次滤波电路的接地电阻,使其中心频率到达所要的频率点。

移相电路:用双踪示波器观察所产生方波与滤除波形,调节电位器,使两者无相位差。

加法电路:依次将其中一路谐波输入信号输入,其余接地,通过双踪示波器观察输出波形的幅值,调节电位器,使之满足傅里叶系数。

各路谐波调节好后,再用示波器分别观察基波与3次谐波叠加及基波、3次谐波、5次谐波全部叠加后的波形。

(5)测试的数据和波形并与设计结果比较分析:【1】方波:频率:正频宽:sμ负频宽:sμ占空比:%5004.最小值:最大值:频率、占空比、幅值均达到要求。

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