波形合成器
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*23.2 分频器： CD4013 双 D触发器*33.3 两路正弦加权 DAC：电阻 1MΩ*4、 370kΩ*4、 270kΩ*4、 135kΩ*2、 68kΩ*2；uA741*23.4两路 LPF: 电阻 91k*4；电容 2200pF*2、 8800pF*2；uA741*23.5 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。
总结波形合成的规律
总结波形合成的规律
波形合成是一种音频技术，在数字音频领域中得到了广泛应用。
它通过组合两种或更多的音频波形来产生不同的声音效果，创造出丰
富的声音世界。
波形合成的规律可以总结为以下几点。
首先，波形合成的基础是音频波形。
每个音都可以表示为一系列
振荡，即波形。
这些波形具有不同的频率、振幅和相位，它们的组合
和变化可以创造出不同的声音效果。
波形合成将不同的波形组合起来，形成符合要求的声音。
其次，波形合成的核心是调制。
调制指的是将一个波形的某些特
征（包括频率、振幅和相位）随时间变化的过程。
调制是波形合成的
基础技术，通过调制不同的波形和特征，可以创造出各种各样的音效。
第三，波形合成的方法有很多种。
常见的有加性合成、减法合成、FM合成、AM合成、子带合成等。
每种方法都有自己的优点和适用范围，可以根据具体需求选择合适的方法。
第四，波形合成可以通过软件或硬件实现。
在数字音频领域中，
计算机和数字音频工作站上的软件合成器是最常见的波形合成工具。
硬件合成器则需要特定的设备和音频板卡，通常更为昂贵。
总的来说，波形合成是一种基于音频波形的技术，通过调制不同
的波形，创造出各种各样的声音效果。
其规律包括基于波形的组合和
变化、基于调制的技术、多种不同的合成方法和软硬件两种实现方式。
随着技术的不断发展，波形合成在音乐、电影、游戏等领域中得到越
来越广泛的应用。
宿主及合成器常用术语中英文对照表
宿主及合成器效果器常用术语中英文对照表About 关于（软件信息）Accent 重音，强音Active 活跃，起作用Add 增加，加法（合成方式）Adjust 调整，调节Adjusts 调节ADSR 包络校准AfterTouch 触后（缩写AT）Air 空气，空间感All 全部，完整和弦Always 总是，始终AM（Amplitude Modulation）振幅调制，调幅（合成方式）Amount 数量，影响程度（缩写AMNT）Amplifiter 放大器Amplitude 振幅，音量，放大器（缩写AMP）Analog 色偏差，模拟（信号）Anchor 标记，定位Application 应用，程序Apply 应用Area 范围，区域Arpeggiator 琶音，琶音器（缩写ARP）Articulation 清晰度ASIO （Audio Stream Iput Output）Steinberg开发的计算机声卡低延迟专业驱动Assign 分配，指派（设备功能）Assingment 分配，设置（设备功能）Asymmetry 不对称性，偏移（缩写ASYM）Asynchronous 不同步，异步Attack 启动，触发（缩写A或ATT）Attributes 属性Audio 音频Author 创造者，作者Auto 自动Available 可用的平衡（信号）（缩写BAL ） 带通（滤波）模式带除，带阻（滤波）模式Band段带，区间（滤波器模式） Bank 库存（音色）Base 基础，基于Basic 基础（波形）Bass 低音，低频，低音乐器（贝司）Beat 拍子，节拍Bend 弯音，弯音轮，弯音范围Bipolar 双极（信号）Blend 混合比，透明度Box 封装BPM 节拍，速度Break 分割，分开Breakpoint 分界点，连接点Breath 呼吸，呼吸控制器Bright 明亮（音色）Brightness 明亮程度（音色）Browser 浏览器Bypass 旁通BalanceBand pass Band RejectCabinet机架，音箱头 Carrier搭载，载波器 Center中间，居中（缩写C ） Chain链（信号） Change改变（音色排序） Chunnel通道，声道（缩写C Clear清除 Click滴答声，颗粒，单机 Clip修剪，分离器 Clock时钟（同步） Close关闭，停止 Clouds云（粒子） Coarse粗略调节（音调） Code编码 Color色彩（声音） Comb 梳妆Combiner 混合器Comment 注释，备注Company 单位，团队Compare 对比，比较Chorus合唱，合唱效果器 Computer计算机，电脑 Container 容器Control 控制C或 CHN ）Controller 控制器（缩写CTRY）Copy 复制，拷贝Create 创建，创造Curve 曲线图Cut 切除Cutoff 截止频率Damp 阻尼，抑制db 分贝，振幅单位DC Offset 直流偏移Decay 衰减，回落（缩写D或DEC）Default 默认，缺省（参数）Delay 延迟，延迟效果器Delete 删除Demo 试用（软件，演示）Dens 密度Depth 深度Destination 目标（调制）Detune 解谐，音调偏移Developer 开发者Diffusion 扩散，传播Digital 数字，数码（缩写DIGI）Displace 偏移，转移Distortion 失真，失真效果器Dotted 附点音Double 双重，双倍Down 向下，下行Download 下载Draft 实时Draw 描绘（波形）Drive 驱动，过载程度Driver 驱动器，光驱Dry 干声，原始声Dynamic 动态Easy 容易Echo 回声Edit 编辑Editor 编辑器Effect 效果器EG （Envelope Generator）包络发生器Electric 电子（设备，乐器）（缩写ELEC）Emphasis 强调（截止频率）Empty 空白的，待编辑的Enabled 打开，激活End 结束，结束处Ensemble 群体感，群奏，合奏（ENS）Envelope 包络（缩写ENV）Equalizer 均衡，均衡器（缩写EQ）Expand 扩展，扩展器ER （Early Reflection）早期反射Event 事件Example 举例Expert 专业，复杂，详细（操作）Explorer 浏览（硬盘）Export 导出Expression 表情External 外部的（信号）FFader 推子，衰减器Fat 肥厚，饱满Feedback 反馈程度，反复次数（缩写FBK）File 文件（菜单）Filter 滤波，滤波器Fine 精细调节（音调）Flanger 镶边，镶边效果器Flat 平坦（图形参数）FM（Frequency Modulation）频率调制，调频（合成方式）Formant 共振峰Fractal 不规则碎片（波形）Fractalize 分裂碎片（合成方式）Freeze 冻结Frequency 频率（缩写FREQ）FX 效果GGain 增益（音量）Gate 门，噪声门，时值Generator 发生器Genre 风格，流派Gibbs 吉布斯（现象）Glide 滑音，滑音模式Global 全局，整体Granular 颗粒，粒子（合成方式）Grid 网格Group 群组HHarmonic 谐波，泛音Harmonics 泛音High 高，高频（缩写HI）Highest 最高的（音）Hold 保持，持续HPF（High Pass Filter）高通滤波器Hz 赫兹（频率单位）II/O（Input/Output）输入/输出Icon 图标Image 图像Import 导入In 入口Index 指数，指标Information 信息，注释Inharmonic 不谐和的Input 输入，输入通道Insert 插入Instruments 乐器，工具Interpolate 加入变化Inverse Sawtooth 倒锯齿波Inverse 倒转，反转Invert 颠倒，反转Iterations 重复，反复KKey 琴键，键位，调式Keyboard 键盘，键盘乐器，键盘跟踪器，键盘跟踪功能（缩写KBD）Knob 旋钮LLag 懒散，缓缓，滞后Latch 持续演奏Latest 最后的（音）Layer 层面，层次Lead 领奏，主奏（音色类型）Learn 识别，捕获Left 左边，左声道Legato 连音，连奏Lenght 长度，时值Level 强度，程度多用于表示音量Limit 限制，限度Limiter 限制限制器（缩写LIM）Link 连接，关联List 列表Load 读取，调用Logic 逻辑Loop 循环素材Low 低，低频（缩写LIM）Low Frequency Oscillator 低频振荡器（缩写LFO）Lowest 最低的（音）Low Pass Filter低通滤波器（缩写LPF）Magnitude 数量Main 主要的Make 安排，制造Maker 制造者Manager 管理器Manual 手动，不自动Mapping 映射Master 主要的，总控，总线Matrix 矩阵Max 最大的Message 信息Middle 中频，中间（缩写MID）Musical Instrument Digital Interface数字化乐器接口（缩写MIDI）Min 最小的Mix 混音，混合，混合比例Mixer 混合器，调音台Mode 模式，方式Modeling 建模Modifiers 校正，调节器Modulate 调制，调制器Modulated 已调制，被调制Modulation 调制，调制轮，调制技术Module 模块Monitor 监听Mono 单声道，单音模式Morph 变化，复合（波形）Mouth 用嘴表达一样的（效果）ms 毫秒，时间单位Multi 多（功能）Multicomb 梳妆延迟（效果）Multiplivator 倍频Multitap 多输出延迟（效果）Mute 静音（音轨）（缩写M）NName 名字（音色）Navigator 导航器New 新的（音色）Next 下一步，下一个Noise 噪音Normal 正常，标准Notch 带除（缩写NOT）Notches 等级，程度Note 音符Number 数字，数量（缩写NUM）OOctave 八度，每八度（缩写OCT）OFF 关闭，停止Offset 偏移（频率）ON 打开，启动Open 打开，启动Operator 操作，控制，操作器，运算器（缩写OP）Option 选项Order 次序，工作状态（缩写ORD）Oscillator 振荡器缩写（OSC）Out 出口Output 输出，输出通道Overall 全局，总控Overdrive 过载，过载效果器Overload 信号过载PPad 铺底，铺垫（音色类型）Pan 声像Panel 面板Parallel 并联Parameter 参数，参量Pass 通过（滤波器模式）Paste 粘贴Pattern 图示，模式Pulse Code Modulation 脉冲编码调制（缩写PCM）Peak 顶点（图形参数）Perform 执行演奏Phase 相位Phaser 移相，移相效果器Physical 物理的Ping-Pong 乒乓（效果）Pink 粉红（噪音）Pipe 管道（效果）Pitch 音高偏移，定调Pitchbend 弯音轮，弯音控制器Play 演奏，播放Pluck 拨奏Plugin 插件Point 节点，端点Polyphonic 复音，复音数Polyphony 复音，复音数（缩写POLY）Portamento 滑音，延音（缩写PORTA）Position 位置Post 加速Power 功率。
电子音乐中的合成器使用技巧
电子音乐中的合成器使用技巧在电子音乐的创作和制作过程中，合成器是一种不可或缺的工具。
它能够产生各种各样的音色，为音乐注入独特的个性和魅力。
然而，要想充分发挥合成器的潜力，掌握一些使用技巧是非常重要的。
本文将为您介绍几种电子音乐中常用的合成器使用技巧。
一、选择适合的波形合成器通常提供了多种波形选项，如正弦波、方波、锯齿波和脉冲波等。
每种波形都有不同的音色特点，选取适合的波形对于打造特定的音乐风格至关重要。
例如，正弦波通常音色纯净，适合创造柔和、温暖的氛围；方波音色尖锐，适合制作电子乐器的模拟效果；锯齿波音色具有丰富的谐波，适合制作丰富动态的音效。
二、调整音色参数合成器除了波形选择外，还提供了丰富的音色参数可供调节。
比如，攻击、延音、衰减和释放是最基本的参数。
通过调整这些参数，可以改变音色的起始阶段、持续时间和结束阶段，从而打造出丰富的音色变化。
此外，合成器还经常提供滤波器、共振器、合成效果等参数调节，通过这些参数的调整，可以进一步改变音色的特点和表现形式。
三、运用合适的音频效果为了使合成器的音色更加丰富和鲜活，我们可以添加一些音频效果。
常见的音频效果包括混响、合唱、压缩和失真等。
混响可以为音色增加空间感和延音效果；合唱效果可以增加厚度和合唱般的韵味；压缩可以提升音色的稳定性和均衡性；失真则可以制造出一种独特的粗糙感和扭曲效果。
四、实时录制和演奏合成器通常配备了实时录制和演奏功能，这使得音乐创作变得更加灵活和直观。
通过实时录制，我们可以记录下自己演奏、调整合成器参数的过程，并将其与其他音轨进行混合。
此外，还可以利用合成器的演奏功能进行即兴演奏，创造出更加生动和自由的音乐表现。
五、扩展合成器音色库除了使用合成器自带的预设音色外，我们还可以扩展合成器的音色库，以获得更多的选择和变化。
这可以通过下载和导入第三方的音色库或者自己制作音色来实现。
无论是选择下载还是自己制作音色，都能够为电子音乐创作带来更多的可能性和个性化的风格。
任意波形变换器合成技术设计
任意波形变换器合成技术设计摘要：回转器是一种线性无源的二端口电路元件，由于其可将电容回转为电感，因此，在许多领域中都有重要的应用。
在实际应用时，理想回转器可采用基于运放的电路来实现，且有多种实现方案。
显然，这些回转器实现方案的电路形式各异，但功能相同，它们为回转器的应用提供了多种选择。
因此，探讨回转器的设计方法就具有很好的理论意义和应用价值。
关键词：DDS;直接数字频率;合成技术引言0世纪以来，以矢量控制、直接转矩控制和无传感器控制以及智能控制为代表的现代控制技术，逐渐应用于汽车电子、医疗设备等各行各业，以往的交流感应电机、有刷直流电机也逐渐被无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)所取代。
为了驱动新型电机并实现这些现代控制技术，电机控制器也不断发展，从大体积，低集成度变得小巧而精密，但与此同时其电路组成也越发复杂。
在现代电机控制技术中，为追求高效低成本，往往通过软件观测器代替以往的电机传感器，从采样得到的电机相电流信息中来获取电机角度位置等信息，而且以FOC(磁场定向控制)为代表的矢量控制技术，更是依赖于电机相电流的采样，以形成对电机励磁电流、转矩电流的精准控制。
可以说电机控制器中的电流采样电路是现代电机控制技术的基石，只有实现准确的电流采样，才能保证电机驱动系统的高效稳定运行。
1AＲINC429总线简介AＲINC429总线是基于数字信息传输系统(Digital Information Transfer System，DITS)规范的数据总线，在民用航空通信领域应用广泛。
AＲINC429总线具有结构简单、性能稳定、抗干扰性强、数据精度高等优点。
连接方式上，串行AＲINC429总线标准规定，429总线以差分输出的平衡方式工作，为面向接口型的单向广播式传输总线。
AＲINC429总线标准还规定，429总线上只允许有1个发送器，但可以有最多20个接收器;数据采用双绞屏蔽线进行异步传输。
电平特征上，429总线采用双极性归零码的三态调制编码方式，调制信号有“高”、“零”、“低”三种电平状态。
音乐编曲知识：合成器的用法技巧与编曲技巧
音乐编曲知识：合成器的用法技巧与编曲技巧合成器是音乐制作中的一种重要工具，它能够模拟各种乐器的音色，制作出丰富多彩且独特的音乐效果。
在音乐编曲中，合成器的用法技巧和编曲技巧至关重要，下文将从以下三个方面进行阐述。
一、合成器的用法技巧1.熟悉合成器的各项参数合成器的各项参数包括音色、波形、滤波器、包络、LFO等。
熟悉这些参数的含义和作用，才能够深入地掌握合成器的用法。
音色是指合成器输出的声音的特征，包括泛音、谐波、音高等。
波形则是指合成器输出的声波的形状，包括正弦波、方波、锯齿波等。
滤波器用于控制声音的频谱，包括低通、高通、带通和带阻。
包络则用于调节声音的音量、音高和音色，包括攻击、衰减、延迟和释放。
LFO用于调节声音的震荡速度和幅度，可以制作出颤音和打颤的效果。
2.多重合成多重合成是指将多个合成器连接在一起，共同制作出一个音乐效果。
多重合成可以增加音乐效果的层次感和厚度感，制造出丰富多彩的音乐效果。
在进行多重合成时，需要注意各个合成器之间的参数调节，以确保音乐效果的协调和畅顺。
同时，多重合成也要避免声音过于密集和杂乱，以免影响音乐的整体感受效果。
3.应用采样音源合成器中的采样音源是指通过采取实际乐器或其他声音的录音样本，进行数字化处理后得到的音色。
应用采样音源可以大大提高音乐效果的真实感和情感表达能力。
在进行采样音源的应用时，需要注意采样音源的质量和高低音范围。
同时还需要注意纯净度和温暖度的处理，以达到音乐效果的更好的表达。
二、合成器的编曲技巧1.预设模板的定制预设模板是指合成器中预设的音色，可以通过对预设模板进行定制，获得更加独特而独具特色的音乐效果。
定制预设模板需要熟悉合成器的各项参数和音乐表达的需要。
在进行预设模板的定制时，需要注意音乐效果的整体感受和合理性。
同时，还需要注意音乐效果的时效性和可持续性，以便于提高音乐的精准度和完整性。
2.创造性的变化合成器的音色和效果是可以无限变化的，创造性的变化可以使音乐效果更加独具特色，也可以增加音乐的意义和价值。
谐波幅度对波形合成的影响
谐波幅度对波形合成的影响说到谐波幅度对波形合成的影响，我第一个想到的其实并不是什么高深的数学公式或者严谨的理论分析，而是我小时候玩过的一款合成器。
你知道那种可以按键自己调音的那种，乍一听觉得挺酷，其实也没想太多，就把它当成一个玩具。
记得那时候，调到一个合适的声音，我就特别满足，好像自己能做出那种专业的电子音乐一样。
可是你知道吗，那个“合成器”的真实体验，恰恰让我意识到，什么“谐波幅度”，其实和你脑海中想的完全不一样。
我记得有一段时间，我特别迷恋把每个按钮都转来转去，试图调出某种“完美的音色”。
按下“增加谐波”按钮，然后把幅度加到最大，结果就听到了一种什么鬼声音——完全不明白这玩意儿怎么会这么糟糕！声音完全失控了，像是电线被短路一样，完全不是我想象中的那种电子乐音调。
你想象一下，一开始是个轻柔的旋律，结果一按那个“谐波”按钮，音质变得尖锐刺耳，整个音频就像被撕裂了一样，真的是有点让人受不了。
然后，我试着减小那个谐波幅度，声音变得相对柔和一点，但感觉又少了点什么。
就像是你把一个音符的频率拉得过低或者过高，反而失去了原本的那种韵味。
你调着调着，突然就明白了：谐波幅度的变化，真的是能直接影响你听到的那个波形的质量。
太多的谐波，声音就会变得杂乱无章；太少，又显得有点“空”，好像音色的层次不够丰富。
其实这就像我去一个音乐酒吧听演出一样。
你知道那种地方，刚开始听到乐队的鼓点和吉他的时候，一切都很好。
突然间，某个乐器的音量调得特别高，或者某个乐手在弹吉他时太过用力，整个音效就开始发散。
虽然你能听到每一个乐器在做什么，但如果它们的音量、节奏或者音色没调得恰到好处，听起来就会有点“雾里看花”那种感觉，不太舒服。
你耳朵里传来的波形，好像变得复杂了，但并不和谐，反而有些让人感觉有点凌乱。
这种情况下，别说是欣赏音乐，简直是在“斗耳朵”。
就像我那次“调谐波”实验，明明是想通过合成器调整出一个既丰富又平衡的音色，结果一下子就偏离了正轨。
电子乐器专卖店考核试卷
4.采样器的主要功能包括_____________、_____________和_____________。
5.电子琴的_____________功能可以自动演奏伴奏，提高演奏的丰富性。
6._____________和_____________是两种常见的合成器音色合成技术。
17.以下哪些因素会影响电子乐器的音色？（）
A.波形
B.音调
C.振动频率
D.包络
18.以下哪些是电子乐器专卖店可能提供的服务？（）
A.乐器维修
B.乐器租赁
C.音乐制作课程
D.乐器定制
19.以下哪些是电子乐器在舞台演出中的优势？（）
A.方便携带
B.音量可调
C.多样化音色
D.可编程性
20.以下哪些是现代电子乐器的特点？（）
C. Korg
D. Novation
15.以下哪个不是采样器的主要功能？（）
A.切割和编辑音频样本
B.播放MIDI文件
C.录制声音样本
D.产生音色
16.电子乐器中，哪个设备主要用于录制和播放MIDI数据？（）
A.音序器
B. MIDI控制器
C.合成器
D.效果器
17.以下哪个不是合成器波形合成的类型？（）
B. Moog
C. Korg
D. Roland
2.电子琴与合成器的主要区别是？（）
A.键盘数量
B.音色产生方式
C.体积大小
D.价格
3.以下哪个不是电子乐器的一种？（）
A.数码钢琴
B.电子鼓
C.声卡
D. MIDI键盘
4. MIDI是以下哪个缩写？（）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2012年南京邮电大学电子设计竞赛
波形合成器（D题）报告
摘要：
本系统主要由rc文氏桥正弦波发生器，过零比较器，低通滤波电路，分频电路，相加器增益调节器，方波和三角波合成电路等实验电路组成。
系统基本工作过程：正弦波发生器产生30KHZ的正弦波，经过过零比较器变为方波，通过分频电路转化为1KHZ，3KHZ,5KHZ的三路方波，分别由低通滤波器滤出对应频率的正弦波，最后通过方波和三角波合成器合成较标准的三角波和方波。
结果表明，系统合成波符合理论傅里叶分析结果，实验误差小于5%，符合题目要求。
一．实验要求
1．基本要求
（1）正弦波发生器能产生所需要的的正弦波波形（频率自行确定）；
（2）设计2至3组分频电路和有源滤波器电路（分频比自行确定）；
（3）将分频滤波后的波形进行合成，在1kΩ负载条件下，输出信号的频率为1KHz,电压峰-峰值V opp为5V，波形为三角波；
（4）调节各信号间的比例关系，产生方波波形，；输出信号的频率为1KHz,电压峰-峰值V opp为5V；
（5）输出信号波形不能有明显失真；
2．发挥部分
（1）增加一组分频电路和有源滤波器电路，以改善输出信号失真；
（2）在50Ω负载条件下，输出信号的电压峰-峰值V opp在0～5V范围内可调；
（3）工艺，创新及其他.
二．总体方案设计
总体方案框图如下图1：
图1
（1）方案一：
正弦波发生器产生30KHZ的正弦波，经过过零比较器变为方波，通过分频电路转化为1KHZ，3KHZ,5KHZ的三路方波，分别由低通滤波器滤出对应频率的正弦波，最后通过方波和三角波合成器合成正确的三角波和正弦波型。
（2）方案二
产生1khz的正弦波，经过过零比较器变为方波，直接从1khz的方波中提取出1khz，3khz，5khz的谐波分量，再通过低通滤波器转化为正弦波，最后通过方波和三角波合成器合成正确的三角波和正弦波型。
比较两种方案，方案二对高Q值的带通滤波器设计要求较高，设计难度较大；方案一的方法比较单一，电路简化，利于器件的采购。
因此本文采用方案一作为系统总体方案。
二．单元电路设计
1. 基本正弦波发生器方案
正弦波产生方案有很多，如rc桥式正弦波发生器，LC振荡电路产生正弦波，晶体振荡器产生正弦波。
出于实验需要30khz的正弦波和设计成本和复杂程度的考虑，而且LC振荡电路其产生高频波时才更接近于正弦波，选用ＲＣ文氏桥正弦波发生器，它能很简单地产生1Hz~1MHz的正弦波波形稳定，但是它的缺点是频率调剂困难。
我们使用100k阻值的滑动变阻器来进行对于RC电路起振的调节。
由
期
1
f
2RC
π
=，经计算及multisim仿真，求得C=0.01uF，R=500Ohm。
具体电路如图2：
图2
2.过零比较器
比较器有很多种，对于本实验的30khz的正弦波，我们采用LM339电压比较器构成简单的过零比较电路。
使得正弦波变为较严格方波，再用稳压管来限制输出方波的幅度。
具体电路如图3：
图3
3.分频电路
本设计中，原始频率选择为30khz。
要得到1khz，3khz，5khz的方波，需要对原始信号进行30，10,6分频。
采用计数器74161实现上述三个分频电路。
将30kHz方波输入各计数器时钟端，通过输出的波形达到分频目的，具体如下：
6分频电路即使74161从001开始计数，每到110便重新置数，如此Qc端即产生000111序列，即每六个周期产生一周期信号，达到6分频目的。
10分频同样原理使计数器从0011到1100计数，取Qd端即可得到10分频信号。
30分频需要使两片74161级联。
因为74161最大为16进制计数器，若要30分频必须使其可以计数30个，所以要通过级联将其扩展为32进制，利用前一片的RC端控制后一片的T、P端，同步时钟，达到控制计数器工作的目的。
将级联后的计数器控制在00001到11110计数，第二片74161的Qa即30分频输出信号。
由于我们所使用的multisim7中没有74161，所以仅以74160模拟6分频电路，具体电路如图4：
图4
4.低通滤波器
利用数字电路方法分频后，需要将信号还原为正弦波，我们使用低通滤波器完成该功能。
因为方波信号可以分解为许多高次谐波项的叠加，低通滤波器的作用是过滤高频信号保留低频信号，我们可以将低通滤波器的门限设置成方波的基波频率（基波频率与方波频率相同），这样就可以得到较严格正弦波且频率不变。
低通滤波器中存在电感，主要起到调节正弦波相位的作用，通过不断的尝试我们最终得到了合理数值。
下面具体电路仅以1kHz低通滤波器为例，如图5：
图5
5.方波合成器
由于要将方波滤出来的正弦信号按照
20sin3sin5
sin
35
wx wx
y wx
π
⎛⎫
=++
⎪
⎝⎭
的比例相
加，所以我们先对滤波后的信号进行了分析得出了一定的比例，再让这三路分频信号按幅度为1:3:5的比例相加。
所以我们不难想到要用运算放大器V1做加法器，由于反向加法器比同相加法器计算更简便，所以采用了反向加法器，通过计算各端阻值如下图6。
因为题目中明确要求输出的信号峰峰值为5V，而且拓展部分要求实现峰峰值由1~5V 的变化，所以在V1后面加上另一个反向可调比例放大器V2，根据模拟的数值，我们知道最大要将最终幅值放大50倍，所以我们做了一个最大可达50倍的可调增益，通过计算得到滑动变阻器及各端电阻值如下图6：
图6
6.移相电路
由于在合成三角波的时候所需要的信号是coswx,cos3wx,cos5wx，所以要在我们滤波得到的正弦信号上进行90度的移相。
我们可以利用RC的相平特性实现。
波形图如下图7：
图7
7三角波合成器
由于要将三角波滤出来的信号按照220cos3cos5cos 925wx wx y wx π⎛⎫
=-
++ ⎪⎝⎭
的比例相加，所以我们先对滤波后的信号进行了分析得出了一定的比例，再让这三路分频信号按幅度
为1:9:25的比例相加。
所以我们不难想到要用运算放大器V1做加法器，由于反向加法器比同相加法器计算更简便，所以采用了反向加法器，通过计算各端阻值如下图7。
因为题目中明确要求输出的信号峰峰值为5V ，而且拓展部分要求实现峰峰值由1~5V 的变化，所以在V1后面加上另一个反向可调比例放大器V2，根据模拟的数值，我们知道最大要将最终幅值放大30倍左右，所以我们做了一个最大可达33倍的可调增益，通过计算得到滑动变阻器及各端电阻值如下图8：
图8
三．测试方案与测试结果
1.测试方案及测试条件
3.1.1单元一正弦信号发生器仿真波形如下图9：
图9
从上图8我们可以看到，RC文氏桥振荡器产生的波形虽然不是严格的30KHz的波形，但是处于误差范围内，基本上成功。
3.1.2单元二过零比较器仿真波形如图10：
图10
从上图9，可看出虽然正弦波转换为方波不是严格的相位一致，但由于这是分频之前的源信号，分频是在它的基础上，所以不会使得分频后信号不同相，所以相位变换在此不考虑。
3.1.3单元三分频仿真波形
我们仍以74160所做6分频进行仿真，如图11：
图11
从该波形可以明显看到每个高电平对应源信号的三个高电平，即产生严格的6分频。
3.1.4单元四低通滤波电路仿真波形：
我们仍以分频后所得1kHz方波信号进行滤波仿真，如图12：
图12
通过该图，可以看到方波严格的滤成相对应的基波，且没有相位偏移。
3.1.5单元五方波合成器如图13：
图13
我们可以看到经过按比例合成后的方波基本满足题目要求。
3.1.6单元六移相电路仿真如图14：
图14
从图14，我们可以看出移相后的波形和移相前的符合严格90度的关系。
3.1.6单元六三角波合成器如图15：
图15
通过此图我们可以看到，经由反向变换和比例合成后，得到较严格的三角波。
2测试结果分析
通过对于该题目的仿真，我们可以看到30kHz正弦波经过A/D变换、分频和D/A变换后，可以严格的达到分频目标，并且通过由运放构成的加（减）法器，及相应的相位变换，可以达到合成方波（三角波）的目的。
通过测试结果，我们可以确定该电路设计的正确性，通过对于实物的焊接制作，也遇到了不少问题，后发现都是制作过程中出现的问题，设计图没发现问题。
在后来的实际测试中，在误差允许的范围内也得到了较好的30kHz正弦波、1kHz方波以及1kHz三角波。