信号波形合成

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信号波形合成实验电路设计

信号波形合成实验电路设计

信号波形合成实验电路设计_________________________________________ ____________________________________设计报告信号波形合成实验电路2016-1-17设计报告信号波形合成实验电路摘要:利用NE555产生10kHz的基准方波信号,用CPLD EPM1270对方波信号进行分频,分别产生10KHZ,30KHz,50KHz的方波信号,以及500KHz,1.5MHz的时钟信号(用于巴特沃斯低通滤波器的时钟信号),并完成数据转换控制及LCD显示驱动;用TI的TLC04ID四阶巴特沃斯低通滤波器对10KHz,30KHz方波进行低通滤波,产生相应的正弦波信号,而50KHz的正弦波信号,用二阶有源带通滤波器对50KHz的方波进行处理来获得;采用有源RC网络对正弦波进行移相,调整电阻R可实现对10KHZ,30KHz,50KHz的正弦波信号约101度范围的移相;采用运放求和电路对10KHZ,30KHz,50KHz的正弦波信号进行相加,实现近似方波、三角波的合成。

另外,用AD563将正弦交流电压转换成直流电压,用TI的ADC TLC549进行电压幅度检测,测量误差在5%以内。

完成了该题目的基本要求和发挥部分的全部内容。

共用TI公司五种IC。

关键词:波形合成滤波器移相网络电压测量一、系统方案论证根据题目要求,设计制作一个电路,将产生的频率为6MHz方波信号,经分频滤波后得到10KHz、30KHz、50KHz频率的正弦信号,然后将这些信号再合成为近似方波信号和近似三角波信号,并制作数字显示电表,检测并显示各正弦波信号的幅值。

1.方波振荡器方案比较方案1:555电路产生方波信号方案2:运放电路产生方波信号方案3:用门电路及石英晶体产生方波信号。

其中,方案1、2所产生的方波信号频率不高,频率稳定性较差,而方案3产生的方波信号频率稳定度高,也可产生较高频率(MHz以上)信号,故采用方案3产生方波信号。

如何使用MATLAB进行波形合成与合成技术解析

如何使用MATLAB进行波形合成与合成技术解析

如何使用MATLAB进行波形合成与合成技术解析波形合成是一种重要的信号处理技术,可以将不同频率和振幅的波形信号进行合并,产生出新的复杂信号。

MATLAB作为一款强大的数学计算软件,具备丰富的信号处理功能,能够方便地进行波形合成和合成技术的解析。

本文将介绍如何使用MATLAB进行波形合成,并对合成技术进行详细的解析。

一、波形合成基础波形合成的基础是正弦函数的叠加。

在MATLAB中,我们可以通过sin()函数生成正弦函数。

以一个简单的例子来说明:```Matlabt = 0:0.01:1; % 生成时间序列,从0到1,间隔为0.01f1 = 1; % 正弦波1的频率为1Hzf2 = 2; % 正弦波2的频率为2Hzy1 = sin(2*pi*f1*t);y2 = sin(2*pi*f2*t);y = y1 + y2; % 将两个正弦波叠加```在上述代码中,我们先生成了一个时间序列t,然后创建两个频率分别为1Hz 和2Hz的正弦波,分别保存在y1和y2中。

最后通过加法将两个正弦波叠加在一起,得到了一个合成波形y。

二、波形合成的实际应用波形合成在许多领域中都有广泛的应用,例如音频合成、图像处理等。

在音频合成中,可以利用波形合成技术生成各种音乐乐器的声音,使其更加逼真。

我们以合成钢琴音为例:```Matlabfs = 44100; % 设置采样率为44100Hzt = 0:1/fs:1; % 生成时间序列,从0到1,间隔为1/fsduration = 1; % 音符持续时间为1秒notes = [2, 4, 5, 7, 9, 11, 12]; % 钢琴琴键对应的音符编号y = zeros(size(t)); % 创建一个空的波形数组for note = notesf = 440 * 2^((note-49)/12); % 计算当前音符对应的频率y = y + sin(2*pi*f*t); % 将当前音符的正弦波叠加到波形中endsoundsc(y, fs); % 播放合成的音频```在上述代码中,我们首先设置了采样率为44100Hz,然后生成了一个时间序列t。

信号波形合成设计

信号波形合成设计

信号波形合成设计信号波形合成的基本原理是将多个基础信号波形按照一定的规则进行叠加或混合,生成一个复合波形。

通常,基础信号波形可以是正弦波、方波、锯齿波等。

通过改变基础信号波形的频率、幅度、相位等参数,可以合成出各种不同的复合波形。

1.加法合成法:将多个基础信号波形相加,得到复合波形。

这种方法简单直接,可以通过调整每个基础信号波形的振幅和相位来实现波形合成。

2.乘法合成法:将多个基础信号波形进行逐点相乘,得到复合波形。

这种方法可以用于产生调幅信号和调制信号。

3.快速傅里叶变换(FFT)合成法:将基础信号波形通过快速傅里叶变换转换为频域信号,然后对频域信号进行加权合成,最后通过逆傅里叶变换将频域信号转换回时域信号。

这种方法可以用于合成复杂的信号波形,但是需要进行频域和时域之间的转换计算。

4.波形表合成法:提前计算好各种基础信号波形的数学表达式,并将计算结果存储在波形表中。

在合成时,通过读取波形表中的数值,并按照一定的插值算法进行插值计算,得到复合波形。

这种方法可以高效地实现波形合成,但是需要提前计算并存储大量的波形表。

信号波形合成在很多领域中都有广泛应用。

例如,在音频合成中,可以使用信号波形合成技术合成各种乐器的声音。

在图像合成中,可以使用信号波形合成技术合成各种图案和纹理。

在视频合成中,可以使用信号波形合成技术合成各种特效和动态效果。

总结起来,信号波形合成是一种将多个信号波形合并为一个复合波形的技术,通过改变基础信号波形的参数,可以合成出各种不同的复合波形。

信号波形合成的实现方法有加法合成法、乘法合成法、FFT合成法和波形表合成法等。

信号波形合成在音频合成、图像合成、视频合成等领域中有着广泛的应用。

信号波形合成实验电路的设计与制作

信号波形合成实验电路的设计与制作
r u me n t s . US A.
图 7 峰 值 检 波 电路
【 3 】 MSP 4 3 O x 1 x x F a m I v Us e r 。 s Gu i d e E r r a t a , T e x a s I n s t —
r u me n t s . US A.
幅值检 测显 示 电路
2 9 7
1所 示 。
表 ) 实际频 率( H )峰 峰值 ( V) 测量值( V) 测量误差
图 6 加 法 电路
参考文献 :
【 1 慷 华光. 《 电子技术基础——模 拟部分》 , 高等教育出版社 , 2 0 0 6
1.
【 2 ] SL AUO 4 9 D, MSP 4 3 0 x1 x x F a mj l v Us e r ‘ s Gu i d e , T e x a s I n s t —
图 5 移 相 电 路
移 相 电路如 图 5所 示 , 由两 级 运放 组 成 , 本 设计 中采 用L F 3 5 3, 第一 级运 放 与 C1 7 、 R 2 3构 成 有源微 分网络 , 第 图8 MS P 4 3 0 F 1 4 9幅 值测 量 显 示 电路 二级 运放 与 R 2 4 、 C 1 9组 成有 源积 分 网络。 当输 入正 弦 交 其 中 MS P 4 3 0 F 1 4 9是 T I 公司 1 6位 超 低 功 耗 单 片 流信 号 时 , 第 一 级 运放 输 出超 前 相 位信 号 , 第 二级 运 放输 机。由 2个 1 6位定 时器 、 8路 快速 1 2位 A / D 转换器 、 2个 出一 滞 后相 位信 号 ,通过 调 节 R 2 4可 使输 出信 号 与 输入 通用 串行 同步 / 异步 通信 信 号 接 口和 1 8个 I / O 引脚 等构 信 号相 位 发生 变化 。 成 的微 控 制器 。 其特 点是 电源 电压 范 围为 1 . 8 V 一 3 . 6 V , 超低 加 法 电路 功耗 , 内部 集成 看 门狗定 时器 。 加 法 电路 如 图 6所 示 ,本 设计 采 用 同相 输 入 加 法 电 通过 F 1 4 9单 片 机 的 P 1 . 0 、 P 1 . 1和 P 1 . 2口分 别进 行 路。输出 U 。 = ( 1 + R 2 5 , R 2 7 ) ( U1 + U 2 + U 3 】 。当 R 2 5 = R 2 7 时, U 。 = 2 AD采样 ,得 到 1 O K H Z 、 3 0 K H Z和 5 0 K H Z正 弦波 的幅值 , ( U + U 2 + U 。 ) , 此时 实现输 入信 号 叠加 。 通 过 按键 S W1 、 S W2 、 S W 3切 换 在 1 2 8 6 4液 晶 上 显 示 各 自峰值。 2 测试 结果 在 测试 阶段 , 我 们 对得 到 的正 弦波 进 行 了频 率 、 峰 峰 值 的测 量并计 算 了峰峰值 测 量误差 。 测试 得 到 的数 据如 表

【原创】信号波形合成实验电路

【原创】信号波形合成实验电路

信号波形合成实验电路摘要:本文介绍了一个信号波形合成的电路方案。

该电路能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三角波。

该电路用运放构成的迟滞比较器并结合RC震荡电路产生了方波,产生的方波再经滤波电路进行分频产生出不同频率的正弦波,这些不同频率的正弦波经移相电路形成不同相位的正弦波,再经由运放构成的加法器电路最终产生合成信号。

此外,该电路还以LM3s811为主控制器对产生的信号的幅度和频率进行测量和数字显示。

所有指标都达到题目要求。

关键词:方波电路分频与滤波移相电路加法器电路Abstract:This article describes a signal waveform synthesis circuit scheme. The circuit can produce several different frequency sinusoidal signal, and these signals and then to an approximate square wave synthesis and other signals. The circuit amplifier consisting of comparator with hysteresis RC oscillation circuit produced a square wave, square wave generated by the filter circuit for frequency division produces different frequency sine wave, these different frequency sine wave and then via the formation phase-shift circuit different phase sine wave, then through the amplifier consisting of Adder the resulting composite signal. In addition, this circuit is also the main controller LM3s811 circuit on the amplitude of the signal measurement and digital display. All indicators have reached the required title.Key words::The shock wave circuit, frequency division and filtration, phase-shifting circuit, adder circuit一、作品简介根据题目要求,此波形发生器的设计主要包括四个部分:方波振荡电路、分频与滤波电路、移相电路、加法器电路。

信号波形合成

信号波形合成

课程设计报告设计课题:信号波形合成实验专业班级:学生姓名:指导教师:设计时间:目录一、课程设计目的 (1)二、课程设计题目描述和要求 (1)1.基本要求 (1)2.发挥部分 (2)三、系统分析与设计 (2)1、方案设计 (2)方波振荡部分 (2)分频部分 (2)滤波部分 (2)移相、放大部分 (3)波形合成部分 (3)2、硬件实现 (3)方波振荡器 (3)分频器 (4)滤波器 (5)移向、放大器 (5)波形合成器 (6)四、系统调试过程中出现的主要问题 (7)五、系统运行报告与结论 (7)六、总结 (9)七、参考书目 (9)八、附录 (10)信号波形合成实验一、课程设计目的设计制作一个电路,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。

电路示意图如图1所示:图1 电路示意图二、课程设计题目描述和要求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;(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,合成波形的形状如图2所示。

图2 利用基波和3次谐波合成的近似方波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;(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;(3)其他。

三、系统分析与设计1、方案设计方波振荡部分方波振荡电路采用555定时器组成多谐振荡器,调节至300kHz 左右方波,由于之后的分频电路具有调节占空比功能,所以方波产生电路暂时不需要调节占空比。

分频部分分频部分实现将产生的方波通过分频产生10kHz 、30kHz 和50kHz 的新的方波。

Matlab中的波形生成和合成技术介绍

Matlab中的波形生成和合成技术介绍

Matlab中的波形生成和合成技术介绍引言:波形生成和合成技术在现代信号处理领域占据着重要的地位,它们在音频、通信、雷达、图像处理等领域中得到广泛应用。

Matlab作为一种强大的数值计算软件,提供了丰富的工具和函数,使得波形生成和合成变得更加简便和高效。

本文将带您了解Matlab中的波形生成和合成技术,包括信号函数生成、波形叠加合成和波形调制等内容。

一、信号函数生成:在Matlab中,我们可以使用各种函数生成不同类型的信号波形。

常见的信号函数有正弦函数、方波函数、脉冲函数等。

以正弦函数为例,我们可以使用以下代码生成正弦波形:```matlabt = 0:0.001:1; % 时间范围为0到1秒,采样间隔为0.001秒f = 200; % 信号频率为200Hzy = sin(2*pi*f*t); % 生成正弦波形% 绘制波形图plot(t, y);xlabel('时间(秒)');ylabel('幅度');title('正弦波形');```通过调整时间范围、信号频率和采样间隔等参数,我们可以生成不同频率和时长的正弦波形。

同样的方法也适用于其他类型的信号函数生成。

二、波形叠加合成:波形的叠加合成是一种常见的信号处理技术,它可以在一定条件下将多个信号波形叠加到一起,形成新的波形。

在Matlab中,我们可以使用`+`运算符实现波形叠加合成。

例如,我们想将两个正弦波形叠加到一起:```matlabt = 0:0.001:1; % 时间范围为0到1秒,采样间隔为0.001秒f1 = 200; % 第一个信号频率为200Hzf2 = 300; % 第二个信号频率为300Hzy1 = sin(2*pi*f1*t); % 生成第一个正弦波形y2 = sin(2*pi*f2*t); % 生成第二个正弦波形y = y1 + y2; % 将两个波形叠加合成% 绘制波形图plot(t, y);xlabel('时间(秒)');ylabel('幅度');title('叠加波形');```通过叠加多个信号波形,我们可以得到更加复杂和丰富的波形效果。

周期信号波形的合成和分解

周期信号波形的合成和分解

周期信号波形的合成和分解实验四周期信号波形的合成和分解⼀.实验⽬的1. 加深了解信号分析⼿段之⼀的傅⽴叶变换的基本思想和物理意义。

2. 观察和分析由多个频率、幅值和相位成⼀定关系的正弦波叠加的合成波形。

3. 观察和分析频率、幅值相同,相位⾓不同的正弦波叠加的合成波形。

4. 通过本实验熟悉信号的合成、分解原理,了解信号频谱的含义。

⼆. 实验原理提⽰按富⽴叶分析的原理,任何周期信号都可以⽤⼀组三⾓函数{sin(2πnf0t),cos(2πnf0t)}的组合表⽰: x(t)=a0/2+a1*sin(2πf0t)+b1*cos(2πf0t)+a2*sin(4πf0t)+b2*cos(4πf0t)+........也就是说,我们可以⽤⼀组正弦波和余弦波来合成任意形状的周期信号。

对于典型的⽅波,根据傅⽴叶变换,其三⾓函数展开式为:由此可见,周期⽅波是由⼀系列频率成分成谐波关系,幅值成⼀定⽐例,相位⾓为0的正弦波叠加合成的。

三.实验仪器和设备计算机若⼲台,labVIEW虚拟仪器平台 1套,打印机1台四.实验步骤及内容1.启动labVIEW中的"波形合成与分解"实验脚本,进⾏该实验。

4. 在"波形合成与分解"实验中的频率输⼊框中输⼊100,幅值输⼊框中输⼊300,相位输⼊框中输⼊0,然后点击"产⽣信号"按钮,产⽣1次谐波,并点击"信号合成"按钮将其叠加到波形输出窗中。

5. 然后在频率输⼊框中输⼊300,幅值输⼊框中输⼊100,相位输⼊框中输⼊0,点击"产⽣信号"按钮,产⽣3次谐波,并点击"信号合成"按钮将其叠加到波形输出窗中,形成1,3次谐波叠加后的波形。

6. 然后在频率输⼊框中输⼊500,幅值输⼊框中输⼊60,相位输⼊框中输⼊0,点击"产⽣信号"按钮,产⽣5次谐波,并点击"信号合成"按钮将其叠加到波形输出窗中,形成1,3,5次谐波叠加后的波形。

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2010年全国大学生电子设计与创新大赛——信号波形合成实验电路(C题)参赛学校:武汉理工大学华夏学院院系:信息工程系专业班级:电信 07 级参赛队员:赛前指导教师:2010年8月摘要:基于电路设计的要求,信号波形合成器的电路主要由方波振荡电路、分频和滤波电路、移相电路、加法器电路模块等电路模块组成。

本次信号波形合成器是基于傅里叶变换的原理设计的,选择了MAX038集成函数信号发生器,实现基准信号的产生,电路结构简单,效率快、精度高;采用TI公司的MSP430F149单片机的定时计数器完成分频功能,搭建有源RC移相电路实现移相功能,最后利用运算加法器完成信号的合成。

该系统电路简单,目的明确,具有很好的实用性。

关键词:方波振荡电路 MSP430F149 移相电路加法器电路Abstract:Based on the circuit design requirements, signal waveform synthesis of circuit consists mainly of pulse oscillator circuit, frequency and phase filter circuits, circuit and adder circuits module circuit signal waveform synthesis is based on Fourier transform principle of design, chose MAX038 integrated function signal generator, realize the benchmark signals, such as simple structure, high precision and efficiency, The company adopts the MSP430F149 TI single-chip function complete timing counter frequency, phase shifting active RC circuit implementation phase function, and finally the computational adder complete synthesis of signal. The simple circuit system, purpose, have very good practicability.目录1系统方案................................................... 错误!未定义书签。

方波振荡模块的论证与选择................................ 错误!未定义书签。

分频模块的论证与选择.................................... 错误!未定义书签。

移相电路的论证与选择.................................... 错误!未定义书签。

2系统理论分析与计算......................................... 错误!未定义书签。

方波产生电路的分析与计算............................... 错误!未定义书签。

分频电路的分析与计算.................................... 错误!未定义书签。

方波转换成正弦波的分析与计算............................ 错误!未定义书签。

3电路与程序设计............................................. 错误!未定义书签。

电路的设计............................................... 错误!未定义书签。

系统总体框图......................................... 错误!未定义书签。

方波转正弦波电路原理图.............................. 错误!未定义书签。

电源................................................. 错误!未定义书签。

程序的设计............................................... 错误!未定义书签。

程序功能描述与设计思路............................... 错误!未定义书签。

程序流程............................................. 错误!未定义书签。

4测试方案与测试结果......................................... 错误!未定义书签。

测试方案................................................. 错误!未定义书签。

测试条件与仪器.......................................... 错误!未定义书签。

测试结果及分析.......................................... 错误!未定义书签。

测试结果(数据) ....................................... 错误!未定义书签。

测试分析与结论....................................... 错误!未定义书签。

附录1:参考文献............................................. 错误!未定义书签。

附录2:整体电路图........................................... 错误!未定义书签。

附录3 源程序................................................ 错误!未定义书签。

信号波形合成(C题)【本科组】1系统方案本系统主要由方波振荡模块、分频模块、移相电路模块、加法器模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。

方波振荡模块的论证与选择方案一:采用直接数字频率合成器(DDS)。

直接数字频率合成器(DDS)能够用单片机进行控制,实现简单,可以产生频率相对稳定的正弦波和方波,符合本题要求。

方案二:采用集成函数信号发生器(MAX038)。

函数信号发生器(MAX038)能精密的产生三角波、锯齿波、矩形波、正弦波。

频率范围从~20MHZ可调,各种波形的输出幅度均为2V(P-P)。

如果用精密的电阻,则可以得到稳定频率的信号,而且调节精度很高。

其波形失真很小,正弦波失真度小于%,占空比调节时非线性度低于2%。

其也满足题目要求。

方案三:用NE555组成的方波信号发生器一般使用NE555来制作非稳态多谐震荡器,而且在低频中较为常见,但由于充放电的时间不一致,所以并不能产生周期比相同的方波输出。

在题目论证时,考虑到后级分频及其他要求,需要前级产生一个频率可调且稳定的方波信号。

由NE555构成的振荡电路,输出频率调节较为麻烦,且不易于控制。

方案四:使用MSP430F149定时模块输出所需要的方波MSP430F149单片机自带两个定时器,定时器A的PWM模式产生所需要的方波信号。

然而,实际上的输出结果与理论计算结果相距较大。

比较难以实现我们所需要的方波信号。

综合上述方案,考虑到电路前后级兼容性及题目要求,所以我们选用方案二。

分频模块的论证与选择方案一:采用MSP430F149的定时计数器。

MSP430F149具有两个定时计数器A和B。

其中定时计数器A包含了三个输出比较单元,定时器B包含7个输出比较单元。

按理说完全可以满足多路的分频要求,但是分频出来信号的占空比必须为50%,才能传给后级转变为正弦波。

所以用单片机分频最多只能分两路信号出来,这样只能做到基本要求的两路信号合成。

如果想做到3路信号合成就得用2个单片机了。

还有,经过实验发现,用单片机分频产生的两路信号(10KHZ和30KHZ)用示波器的两个探头同时观察波形,波形不能达到稳定。

方案二:采用可预置的4位二进制同步计数器74LS161搭建数字电路分频。

74LS161是可编程的4位二进制同步计数器。

它具有同步并行置数的工作方式,该方式将数据输入端全部接地(所置数为零),然后利用其同步置数功能及附加门电路构成模数小于16的任一进制计算器。

虽然其分频出来波形的占空比也不是50%,但是经过实验,在其后再加一级74LS74构成的2分频电路即可以得出占空比50%的方波,且用示波器观察分频出的两路信号(10KHZ和30KHZ),波形相当稳定。

综合以上两种方案,选择方案二。

移相电路的论证与选择方案一:采用无源RC移相电路。

一级无源RC移相网络就相当于一个无源RC高通滤波器,能够产生0~90°的相移。

4级的话就可以产生0~360°的相移。

可以满足相位的调节。

但是无源RC移相电路并不是很可靠,并且4级RC移相网络电路比较复杂,故不采用此方案。

方案二:采用有源RC移相电路。

利用高精度运算放大器OP37搭建的有源RC移相电路,只要一级移相网络就可以实现0~180°范围内相位的连续变化,并且其精度与稳定度都相当高。

实现电路简单,性能优异,故采用此方案。

加法器电路的论证与选择加法器电路结构简单,只要选用由TI公司生产的NE5532运算放大器构成的反相输入加法电路即可以满足要求,故采用此方案。

2系统理论分析与计算方波产生电路的分析与计算函数信号发生器MAX038可由电阻和电容振荡产生可调频率和占空比的方波。

当VFADJ=0V时,其频率为: f=Iin(uA)/CF(pF)。

使用电压源和电阻串联的振荡器,其频率计算公式可等效为:f=Vin/[Rin*CF(pF)]。

Vin取,则f=[Rin*CF(pF)]。

其中,20100≤≤。

pF COsc uF考虑到下级电路分频需要,需要方波频率在10KHz到2MHz可调。

因此,电容使用短路帽分别取100pF,470pF,1000pF;电阻接入滑动变阻器阻值为100KΩ,阻值连续可调。

这样可以产生频率在10KHz到2MHz可调的峰峰值稳定为2V的方波。

分频电路的分析与计算根据题目要求,方波振荡器信号经过分频和滤波处理后,要同时产生频率为10KHZ 和30KHZ的正弦波信号,如果加上发挥部分要产生的50KHZ的正弦信号,我们一共要分三次频。

考虑到10K、30K、50K的最小公倍数为150K,并且我们要通过D触发器构成的二分频电路,所以,方波振荡电路产生的方波信号的频率设定为1502300KHZ⨯=。

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