TI杯设计报告赛区一等奖信号波形合成实验电路
积分电路实验波形
积分电路实验波形
本实验旨在通过积分电路的构建和波形观测，进一步加深对积分电路的理解和应用。
实验步骤如下：首先搭建积分电路，将一个脉冲信号输入电路，然后利用示波器观测输出波形。
随着输入信号的频率变化，观察输出波形的变化，并记录下相应的波形图。
实验结果表明，积分电路能够对输入信号进行积分运算，将输入脉冲信号转换为连续的波形信号输出。
输入信号的频率越高，输出波形的幅值越低；输入信号的幅值越大，输出波形的斜率越陡峭。
本实验不仅有助于加深对积分电路的理解，也为实际应用提供了参考和借鉴。
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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。
信号分解与合成实验报告
实验二 信号分解与合成--谢格斯 110701336 聂楚飞110701324一、实验目的1、观察电信号的分解。
2、掌握带通滤波器的有关特性测试方法。
3、观测基波和其谐波的合成。
二、实验内容1、观察信号分解的过程及信号中所包含的各次谐波。
2、观察由各次谐波合成的信号。
三、预备知识1、了解李沙育图相关知识。
2、课前务必认真阅读教材中周期信号傅里叶级数的分解以及如何将各次谐波进行叠加等相关内容。
四、实验仪器1、信号与系统实验箱一台（主板）。
2、电信号分解与合成模块一块。
3、20M 双踪示波器一台。
五、实验原理任何电信号都是由各种不同频率、幅度和初相的正弦波迭加而成的。
对周期信号由它的傅里叶级数展开式可知，各次谐波为基波频率的整数倍。
而非周期信号包含了从零到无穷大的所有频率成份，每一频率成份的幅度均趋向无限小，但其相对大小是不同的。
通过一个选频网络可以将电信号中所包含的某一频率成份提取出来。
本实验采用性能较佳的有源带通滤波器作为选频网络，因此对周期信号波形分解的实验方案如图2-3-1所示。
将被测方波信号加到分别调谐于其基波和各次奇谐波频率的一系列有源带通滤波器电路上。
从每一有源带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的正弦波。
本实验所用的被测信号是Hz 531=ω左右的周期信号，而用作选频网络的五种有源带通滤波器的输出频率分别是543215432ωωωωω、、、、，因而能从各有源带通滤波器的两端观察到基波和各次谐波。
其中，在理想情况下，如方波的偶次谐波应该无输出信号，始终为零电平，而奇次谐波则具有很好的幅度收敛性，理想情况下奇次谐波中一、三、五、七、九次谐波的幅度比应为1：（1/3）：（1/5）：（1/7）：（1/9）。
但实际上因输入方波的占空比较难控制在50%，且方波可能有少量失真以及滤波器本身滤波特性的有限性都会使得偶次谐波分量不能达到理想零的情况。
六、实验步骤1、把系统时域与频域分析模块插在主板上，用导线接通此模块“电源接入”和主板上的电源（看清标识，防止接错，带保护电路），并打开此模块的电源开关。
信号发生器实验报告(波形发生器实验报告)
图1
图2
电路的振荡频率为：
f0
1 2RC
将电阻 12k，62k 及电容 100n，22n，4.4n 分别代入得频率调节范围为：24.7Hz~127.6Hz，
116.7Hz~603.2Hz，583.7Hz~3015Hz。因为低档的最高频率高于高档的最低频率，所以符合
实验中频率连续可调的要求。
RP2 R4 R13 组成负反馈支路，作为稳幅环节。R13 与 D1、D2 并联，实现振荡幅度的自 动稳定。D1、D2 采用 1N4001 二极管。
芯片引脚和工作说明： 1 和 5 为偏置(调零端)， 2 为正向输入端， 3 为反向输入端， 4 接地， 6 为输出， 7 接电源 8 空脚
内部结构图：
十、收获和体会：
通过本次实验充分认识到思考问题的重要次实验，从设计电路到焊接以及到最后调试都是慢 慢摸索，认真思考，团结合作，学到了很多知识与经验。
四、设计思路
基本功能：首先采用 RC 桥式正弦波振荡器产生正弦波，然后通过整形电路(比较器) 将正弦波变换成方波，通过幅值控制和功率放大电路后由积分电路将方波变成三角波,最后 通过切换开关可以同时输出三种信号。
五、具体电路设计方案
Ⅰ、RC 桥式正弦波振荡器
如左图 1 所示，正弦波振荡器采用 RC 桥式振荡器产 生频率可调的正弦信号。J1a、J1b、J2a、J2b 为频率粗调， 通过 J1 J2 切换三组电容，改变频率倍率。RP1 采用双联线 性电位器 50k，便于频率细调，可获得所需要的输出频率。 RP2 采用 200k 的电位器，调整 RP2 可改变电路 Af 大小， 使得电路满足自激振荡条件，另外也可改变正弦波失真 度，同时使正弦波趋于稳定。下图 2 为起振波形。
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。
波形发生电路 实验报告
.实验报告课程名称：电路与模拟电子技术实验 指导老师： 张冶沁 成绩： 实验名称：波形发生器电路分析与设计 实验类型： 电路实验 同组学生姓名： A.RC 桥式正弦振荡电路设计 1.正弦波振荡电路的起振条件。
2.正弦波振荡电路稳幅环节的作用以及稳幅环节参数变化对输出 波形的影响。
3.选频电路参数变化对输出波形频率的影响。
4.学习正弦振荡电路的仿真分析与调试方法。
B.用集成运放构成的方波、三角波发生电路设计 1.掌握方波和三角波发生电路的设计方法。
2.主要性能指标的测试。
3.学习方波和三角波的仿真与调试方法。
示波器、万用表 模电实验箱1． RC 桥式正弦波振荡电路，起振时应满足的条件是： 闭环放大倍数大于3，即R f >2R 1，引入正反馈 RC 桥式正弦波振荡电路，稳定振荡时应满足的条件是： 电路中有非线性元件起自动稳幅的作用3．RC 桥式正弦波振荡电路的振荡频率: =0f 1/(2πRC)4．RC 桥式正弦波振荡电路里C 的大小：=C 0.01uF5．RC 桥式正弦波振荡电路R1的大小： R1= 15k Ω 6．RC 桥式正弦波振荡电路R2的大小： R2= 21.5k Ω 7．RC 桥式正弦波振荡电路是通过哪几个元器件来实现稳幅作用的？ 答：配对选用硅二极管 ，使两只二极管的特性相同，上下对称，根据振荡幅度的变化，采用非线性元件来自动改变放大电路中负反馈的强弱，以实现稳幅目的8．波形发生器电路里A1的输出会不会随电源电压的变化而变化？答：A1输出不会改变，电源电压的变化通过选频网络调节，不影响放大和稳幅环节 专业： 姓名： 学号： 日期：地点：8．波形发生器电路里01v的输出主要由谁决定，当电源电压发生变化时，它会发生变化吗？答：由两只二极管决定，电源电压变化时，V o1不会变化9．波形发生器电路里，R和C的参数大小会不会影响v的输出波形？答：会影响，而且v o的频率和幅值都由RC决定，因为R和C的回路构成选频网络A．RC桥式正弦波振荡电路：原理图：1．PSpice仿真波形：示波器测量的波形：T=616us，=ppv 1.88V，=RMSv667mV根据实际波形，比较实际数据和理论数据之间的差异：理论周期为650us，略大于试验数据，但非常接近，由于实际电阻和二极管的线性或非线性特性与理想状态有所不同，在误差允许范围内认为符合要求v从无到有，从正弦波直2．改变R2的参数（减小或增大R2），使输出至削顶，分析出现这三种情况的原因和条件。
基于ISIS7Professional的信号波形合成实验电路优化设计
泛 ， 是进 行 电路设 计 以及检 测信 号 的最 基本 电路 。 它
例 如 ， 电子测 量技 术 中 ， 号源频 率 的稳定 度和 准 在 信
确度 直接 影 响着被 测 电子设 备 的频 率 测 量 ， 因此 在
试 验 过程 中 ， 了满 足合 成信 号 的条件要 求 ， 为 如何设
行 ６１ 、０和 ３ Ｏ分 频 ， 而得 到 ５ Ｈｚ ３ Ｈｚ和 １ 从 ０ｋ 、０ｋ ０
计 方 案并 进行 了优 化 ， 算机仿 真 结果 表明 ， 设计 计 该
方案 能有 效地解 决 信号 可靠性 问题 。
ｋ 的方 波信号 ， Ｈｚ 电路结 构 图如 图 ２所 示 。方 波 振 荡 器 的信 号 经 分 频 与 滤 波 处 理 后 ， 同时 产 生 的 １ ０ ｋ 和 ３ Ｈｚ 弦波信 号 具有 确定 的相 位关 系 。 Ｈｚ Ｏｋ 正
新技 术新 工艺
２１ ０ ２年
第 ７期
基 于 Ｉ Ｉ ｒｆｓｉｎ ｌ ＳＳ７Ｐ ｏｅｓ ａ 的信 号 波形 合 成实验 电路 ｏ
优化 设计 ＊
王 鹏 云
（ 宝鸡 文 理 学 院 电 子 电 气 ２ 程 系 ， 西 宝鸡 ７ １１ ） ｒ ＿ 陕 ２ ０ ６
摘 要 ： 随着科 学技 术 的发展 ， 对信 号 频 率 的稳 定度 和 准确 度 提 出 了越 来越 高的要 求。信 号 波形 合
成 电路 应 用 广 泛 ， 用 直 接 法设 计 一 种 信 号 波 形 合 成 电 路 ， 方 波 振 荡 、 频 滤 波 、 相 以 及 加 法 器 ４个 利 由 分 移
模块 构成 ， 算机仿 真 结果表 明 ， 设计 方案 能满足 合成 信号 的灵 活性 以及稳 定性要 求。 计 该
2018年TI杯大学生电子设计竞赛题A-电流信号检测装置_电子设计竞赛报告
电子设计竞赛报告一、实验题目：如图1所示，由任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线连接10Ω电阻负载，形成一电流环路；设计一采用非接触式传感的电流信号检测装置，检测环路电流信号的幅度及频率，并将信号的参数显示出来。
图1 信号检测图二、测试电流方案：任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后，通过导线连接10Ω电阻负载，形成一电流环路，然后将导线经过一个通过用漆包线在锰芯磁环上绕制的线圈，线圈的两端接上一个8.2Ω的电阻，把电流转化为电压，然后经过一个差分放大器，把小电压转化为大电压便于测量。
最后可以得到输出电压和环路电流的线性关系，当测得输出电压过后就可以计算出环路电流了，即测得了环路电流值。
三、线圈绕制及测试结果：（1）线圈绕制：用漆包线在锰芯磁环上绕制线圈，缠绕前需要制作一个梭子帮助绕制导线，缠绕过程中需要待上线织手套防止手汗影响线圈性能，缠绕大概100圈左右，注意线圈需要缠紧，最后线圈缠绕过后用胶布缠绕上，用砂纸打磨线圈的两端。
（2）N2线圈匝数测量把函数发生器与功率放大器，10Ω电阻相连接，同时导线要绕过线圈，线圈的两端接上一个电阻。
先改变函数发生器两端的电压，然后观察电阻两端的电压的变化，最后根据V1 R1n1=V2R2n2其中n1=1,R1=10Ω。
图2 8.2Ω所接线圈比值由图2和数据可以得到在10Ω的电阻的两端的电压较小的时候，测得的数据误差较大，可以去掉前面三个误差比较大的数据，得到的数据求平均值，得到的线圈的匝数为n 2=108.3301，可得匝数约为108匝。
由数据可得，在频率大于400HZ的时候，输出电压的大小不随函数发生器频率的改变而改变，在250HZ到400HZ的时候，输出电压的大小不随函数发生器频率的改变而变化较小，在小于250HZ的时候，输出电压的大小不随函数发生器频率的改变而变化较大。
图3 7.1Ω所接线圈比值由图3和数据可以得到在10Ω的电阻的两端的电压较小的时候，测得的数据误差较大，可以去掉前面五个误差比较大的数据，得到的数据求平均值，得到的线圈的匝数为n2=107.3434，可得匝数约为107匝。
2013年集成电路设计大赛作品报告(一等奖)
2013年“华大九天杯”大学生集成电路设计大赛作品报告独创性声明本人声明所呈交的报告及芯片设计是本组成员在指导教师指导下进行的工作成果。
尽本组人员所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人设计或发表的设计成果，也不包含为获得第三届“华大九天杯”大学生集成电路设计大赛奖励而使用过的材料。
签名：日期：关于报告使用授权的说明本人完全了解第三届“华大九天杯”大学生集成电路设计大赛组委会有关保留、使用设计报告的规定，即：大赛组委会有权保留送交报告的复印件，允许报告被查阅和借阅；大赛组委会可以公布报告的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存设计报告。
签名：指导导师签名：日期：*独创性声明属提交作品一部分，默认承认上述内容，纸质版申明将于总决赛正式提交。
*参赛组别ID：B0078参赛学校：天津理工大学参赛队员姓名：刘志远张春柳鲁强设计作品整体说明本参赛组作品为PLL锁相环，锁相环主要由四个部分构成：PFD，CP，LF，VCO，如下图，经过仿真，锁相环的频率可以工作在25~100MHz，控制电压3.3v，锁定时间8us左右。
原理图设计说明，电路图，仿真波形截图根据各个模块的功能设计原理图，完成功能性仿真并不断调整1、PFDPFD主要完成将参考信号和VCO产生的反馈信号的频率和相位进行对比，产生DOWN和UP信号以控制电荷泵。
原理图：由于PFD为数字器件，所有MOS器件均采用如下参数：W=0.7 L=0.35 Finger=1 仿真波形图：输入波形相位相同时UP和DOWN输出相同的脉宽：Ref超前时UP脉宽比DOWN宽，电荷泵充电：Ref滞后时，UP脉宽比DOWN窄，电荷泵放电：2、电荷泵：作用：电荷泵通过PFD的UP和DOWN信号，对后级的电容进行充放电，电容上的电压会控制VCO产生不同的频率。
原理图：仿真图：可以看到，充放电电流大约400uA。
3、环路滤波器作用：电荷泵对电容进行充放电时，再点容上产生的电压会有高频噪声，环路滤波器能滤掉这些高频噪声，使锁相环工作更加稳定。
信号的分解与合成
令A0 =AVF称为通带增益
Q= 1 称为等效品质因数 3-A VF
n
=
1 RC
为
特征角
频
率
则H(s)= A02n
s2
n Q
n2
常见的电路形式
其归一化的幅频响应为:
20lgH(j) 20lg
1
A0
相频响应为:
1 n 22
2
nQ
()
arctg
nQ
1
n
2
常见的电路形式
(2)电路延伸
题目 信号波形合成实验电路
所产生频率的为10kHz和30kHz的两路正弦 波信号，应具有确定的相位关系。
产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分 别为6V和2V。
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。
Elliptic型低通模拟滤波器
MATLAB中,可以利用如下函数进行Elliptic 滤波器设计:
[z,p,k] = ellipap(N,Rp,Rs); [num,den] = cheby2(N,Rp,Rs,Wn,’type’,’s’) [N,Wn] = cheby2ord(Wp,Ws,Rp,Rs,’s’)
1 1
Chebyshev I型低通模拟滤波器
Chebyshev I型低通滤波器的典型幅度响应 如下图所示:
Chebyshev I型低通模拟滤波器
阶数计算公式： Nco csohsh 1 (1( As2/ 1/p))cco ossh h 11((1 1//kk1))
MATLAB中,可以利用如下函数进行 ChebyshevI 滤波器设计: [z,p,k] = cheby1ap(N,Rp); [num,den] = cheby1(N,Rp,Wn,’type’,’s’) [N,Wn] = cheby1ord(Wp,Ws,Rp,Rs,’s’)
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全国大学生电子设计竞赛 2010年TI杯模拟电子系统专题邀请赛
设 计 报 告
题 目： 信号波形合成实验电路（C题） 学 校： 武汉大学 指 导 老 师： 参赛队员姓名： 日 期： 2010年08月24日 2010年TI杯模拟电子系统专题邀请赛试题 信号波形合成实验电路（C题） 一、课题的任务和要求 课题任务是对一个特定频率的方波进行变换产生多个不同频率的正弦信号，再将这些正弦信号合成为近似方波和近似三角波。 课题要求是首先设计制作一个特定频率的方波发生器，并在这个方波上进行必要的信号转换，分别产生10KHz、30KHz和50KHz的正弦波，然后对这三个正弦波进行频率合成，合成后的目标信号为10KHz近似方波和近似三角波。另外设计一个正弦信号幅度测量电路，以测量出产生的10KHz、30KHz和50KHz正弦波的的幅度值。 课题还给出了参考的实现方法，见下图。
图1 电路示意图 图1 课题参考实现方案 二、实现方案的分析
1．基本方波发生器方案的分析 方波的产生方法很多，如用运算放大器非线性产生、用反向器及触发器产生、也可用模数混合时基电路ICL7555产生等。本例采用第一种方案，最符合题意要求。 2．波形变换电路方案的分析 从某方波中提取特定频率的正弦波方案很多，如用窄带滤波器直接从方波中提取所需的基波或谐波；用锁相方法进行分频或倍频产生所需频率；用数字分频方案，从较高频率的方波或矩形波中通过分频获得所需频率方波并进行变换获得正弦波。本课题采用第三种方案。 3．移相方案分析 在方波——正弦波转换中，难免会产生附加相移，通过移相来抵消附加相依，以便信号合成时重新实现同步。根据微分电路实现相位超前、积分电路实现相位滞后的理论，因此，采用微伏和积分来实现移相。 4．信号合成方案分析 方波信号经过波形变换和移相后，其输出幅度将有不同程度的衰减，合成前需要将各成分的信号幅度调整到规定比例，才能合成为新的合成信号。本课题采用反向比利运算电路实现幅度调整，采用反向加法运算实现信号合成。 5．信号检测和显示方案分析 信号检测和显示部分采用MSP430单片机，由于信号最高频率仅50KHz，采用高速运放TLC083I配合高频检波二极管和周围阻容元件制作一个平均值检测电路，送单片机的10位AD转换并换算，得到其幅值，送显示器LCD1602控制显示。 三、总体方案的设计与实现
1．方波发生器电路的设计与实现 本课题的方波发生器部分采用运算放大器设计，作为运算放大器非线性应用的最典型实例之一，通过制作后实测的效果看，所产生的频率稳定可靠。 图中，R1和R2用于改变滞回系数，（R3+RW1）与C5决定了充放电的速率，充电周期为T1，放电周期为T2，且这里的T1=T2，设总的充放电周期为T，由此可得： T1=T2=（R3+RW1）×C5×Ln（1+2R1/R2） T =T1+T2；T=2T1 T=2×（R3+RW1）×C5×Ln（1+2R1/R2） 由于R1=R2；
所以T=2×（R3+RW1）×C5×Ln（1+2R1/R2）
=2.2×（R3+RW1）×C5 若所选频率f=300KHz=300000Hz，并且C5=1000P，
则T=1/f=1/300000Hz（S） =3.333333×10－6（S） 则2.2×（R3+RW1）×C5=3.333333×10－6
（R3+RW1）=（3.333333×10－6）/（2.2×1000×10－12）=1500（Ω）=1.5（KΩ） 选择RW电位器为2KΩ，配合330Ω的电阻，调节电位器改变振荡频率。 2．分频电路的设计与分析 分频电路实现将某方波通过分频产生10KHz、30 KHz和50 KHz的新的方波。 根据题意要求，在某特定频率的方波上要产生几个其他频率方波，可按照这些频率的最小公倍数×2为原则，题目要求的三个频率为10KHz、30KHz和50KHz，其公倍数为150KHz，再乘以2，则上述方波发生器为300KHz。验证一下：300KHz频率30分频得10KHz，10分频30KHz，6分频50KHz。 采用十进制计数分配器CD4017配合D触发器CD4013实现分频为上述3个频率的方波，CD4017默认10分频，下图中二极管正极连接位置决定分频系数。对于CD4013，所起的作用是将由CD4017分频后非50%占空比调节为50%。设计电路见图3所示，300KHz输入信号送CD4017的CLK（14pin），输出信号从CD4013的Q端送出。
图2 模拟电路300KHz方波电路 R24K7R14K7C51000PRW12K321411U1ATL083IC6104R3330GNDVEEVDD
f oscCLK14ENA13RST15Q03Q12Q24Q37Q410Q51Q65Q76Q89Q911CO12V+16V-8U24017R5100KVEED24148VEEVDDVEED5Q1CK3Q2R4S6V+14V-7U5A4013VDDVEE 图3 分频器电路 该图中由于D2接CD4017的Q3，因此实现将300KHz 3分频，为 300KHz/3=100KHz 再经后级CD4013进行2分频，获得了 100KHz/2=50KHz 的频率。 对于30KHz和10KHz的分析计算方法相同，不再细述。 3．方波——三角波变换电路 方波——三角波变换电路采用由运算放大器组成的有源积分电路实现，见图4所示。
567
U1BTL083I
C140.01UR11200K
R103.6K
R93.6K
GND
图4 方波——三角波变换电路 4．三角波——正弦波变换电路 三角波——正弦波变换电路采用单级RC无源积分电路实现，见图5所示。
R181KC170.01UGND
图5 三角波——正弦波变换电路 5．移相电路 在上述变换电路中曾出现过RC积分电路的应用，则会产生一定的相移，为了使合成波形达到相位要求，必须实现三路波形同步，这里的移相电路便实现这个功能，见图6所示。其中图6（a）实现滞后相移90 o；图6（b）实现超前相移90 o。
（a）滞后移相 （b）超前移相 图6 移相电路 根据需要，后续电路可接入超前移相的或滞后移相的移相器。 6．比例运算和和合成电路的分析和计算 课题要求合成后的波形类同于方波和三角波，则三个频率分量要满足傅立叶变换系数的要求，这里就需要系数矫正电路，即比例运算电路，通过比例调节后加到一个加法器组成的叠加电路中，实现所要达到的相应的波形。设计的电路见图7所示。
50KHz10KHz30KHz567GND321411GNDZONGHE567GND567
GND
图7 比例运算和和叠加电路 在进行信号合成前，各波形（10KHz的基波、30KHz的三次谐波、50KHz的五次谐波）的幅度和相位都要进行按规定调节好，以下探讨信号叠加前各波形之间的相位和关系。 1）方波 由傅立叶级数对方波予以分解可得 ...)sin1...3sin31(sin4)(tnnttnAtf
ui uo 20K 1K
2K 1000P
ui uo 20K 1K
1000P 2K 可见各级谐波的系数比为51:31:1。合成方波时，据题意，kHz10正弦波的峰峰值为6V，kHz30正弦波的峰峰值为2V，kHz50正弦波的峰峰值应为1.2V。另外，这些谐波要求初相位
相同，由式可知，初相位均为零。各自所需幅值可通过调节三个放大器的放大量获得，初相可通过上一节对相位调节电路的调节来获得。 2）三角波 同样由傅立叶级数对方波予以分解可得
...))1sin()1(1sin1...5sin513sin31(sin4)(2222tnntnntttnAtf
可见前三级各级谐波的系数比为251:91:1。合成三角波时，据题意，kHz10正弦波的峰峰值为6V，kHz30正弦波的峰峰值为0.67V，kHz50正弦波的峰峰值应为0.24V。另外，这些谐波中每隔一个相位取反。各自所需幅值可通过调节三个放大器的放大量获得，初相可通过上一节对相位调节电路的调节来获得。 6．单片机的监测电路和检测显示流程 单片机的任务就是测量某路的正弦波的幅值和送显示，其组成部分有精密检波电路、平滑滤波电路、单片机MSP430F2274最小系统和LCD1602字符液晶显示器等几个部分组成，见图8所示。
图8 单片机检测和显示系统框图 该部分精密检波电路采用平均值全波精密检波方案，实现将10KHz、30 KHz、50 KHz各个正弦波被测信号转换为脉动全波直流电，其电路图和波形图如图9所示。
图9 全波精密整流电路及输入输出波形
被测信号 10KHz、 30 KHz、 50 KHz、 正弦信号
精密 检波 电路 平滑 滤波 电路
MSP430F2274 单 片 机
AD
转换
LCD液晶显示器
D-BUS
C-BUS
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