信号波形合成
信号的合成实验报告
信号的合成实验报告引言信号是在现实世界中表达信息的方式之一，也是电子与通信领域的核心概念之一。
在本次实验中，我们通过合成多个信号的方法，来深入了解信号合成的原理和方法。
实验目的1. 了解信号合成的基本原理；2. 熟悉信号合成的方法和工具；3. 掌握信号合成的实际应用。
实验内容本实验主要分为以下几个部分：1. 生成正弦信号；2. 生成方波信号；3. 生成脉冲信号；4. 结合不同信号进行合成；5. 通过示波器观察和分析合成信号。
实验步骤生成正弦信号正弦信号是最简单的周期信号之一，其数学表达式为：y(t) = A\sin(2\pi ft +\phi)。
我们使用信号发生器生成一个频率为1000Hz，振幅为1V的正弦信号。
生成方波信号方波信号包含两个状态：高电平和低电平。
其数学表达式为：y(t) = A\\mathrm{sgn}(\sin(2\pi ft + \phi))。
我们通过信号发生器生成一个频率为500Hz，占空比为50%的方波信号。
生成脉冲信号脉冲信号是一种周期性的信号，其数学表达式为：y(t) = A\\mathrm{rect}(\frac{t - t_0}{T})，其中，rect表示矩形函数。
我们使用信号发生器生成一个频率为500Hz，脉宽为1ms的脉冲信号。
信号的合成将生成的正弦信号、方波信号和脉冲信号进行合成。
通过信号发生器将三个信号的输出端分别连接到一个电阻，并将电阻的输出连接到示波器的输入端。
观察和分析合成信号通过示波器观察合成信号的波形，分析各个信号在合成中的作用和贡献。
实验结果与讨论合成信号的波形如下图所示：通过观察波形图，我们可以得出以下结论：1. 正弦信号在合成中起到了基频信号的作用，使得波形变得更加平滑。
2. 方波信号在合成中起到了频率倍增的作用，使得波形更加趋于锋利。
3. 脉冲信号在合成中起到了尖峰放大的作用，使得波形出现了峰值。
波形的合成实验
实验五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{ , }的组合表示：(1)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。
例如对于典型的方波，其时域表达式为：(2)根据傅立叶变换，其三角函数展开式为：(3)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。
图1 方波信号的波形、幅值谱和相位谱那么，我们在实验过程中就可以通过设计一组奇次正弦波来完成方波信号的合成，同理，对三角波、锯齿波等周期信号也可以用一组正弦波和余弦波信号来合成。
三. 实验内容用前5项谐波近似合成一个频率为100Hz、幅值为600的方波。
四. 实验仪器和设备1. 计算机1台2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套五. 实验步骤1. 运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”进行软件注册，出现“注册台数大于0”时表示注册成功，否则表示注册失败。
2. 点击DRVI快捷工具条上“系统”图标，点击“读IC资源文件”图标，在实验目录中选择“C:\Program Files\Depush\DRVI3.0\tutorial\08信号合成与分解实验.xml”点击“波形合成与分解实验”实验脚本，建立实验环境,如图2。
图2波形合成与分解实验环境下面是该实验的装配图和信号流图，如图3，图中的线上的数字为连接软件芯片的软件总线数据线号，6015、6029、6040、6043为定义的四片脚本芯片的名字。
图3波形合成与分解实验装配图3. 按公式迭加正弦波信号，观察合成信号波形的变化。
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。
【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。
信号波形合成实验电路报告
信号波形合成实验电路（C题）参赛队学校：武汉工业职业技术学院参赛队号： 327001参赛队员：吴思超周杰何远健信号波形合成实验电路（C题）摘要：随着电子技术的发展，电子系统对信号波形的合成要求更高。
本信号波形合成实验电路由555多谐振荡电路输出一个方波，然后对方波信号进行分频和滤波分别得到10kHz、30kHz、和50kHz频率的正弦波信号，最后经过信号放大移相电路和信号加法合成电路得到一个近似的方波和三角波，用单片机控制模块控制经AD转换输出正弦信号的幅值、经LCD液晶数字的显示幅值以及键盘输入的选频电路。
本系统具有结构紧凑，电路简单，涉及的知识范围广、功能强大、可扩展性强等优点。
关键字:555振荡信号；滤波分频；移相；加法合成一．系统方案1．方案论证与选择（1）方波发生电路方案方案一：采用分立元件实现非稳态的多谐振振荡器，然后根据需要加入积分电路等构成正弦、矩形、三角等波形发生器。
这种信号发生器输出频率范围窄，而且电路参数设定较繁琐，其频率大小的测量往往需要通过硬件电路的切换来实现，操作不方便。
方案二：采用555振荡电路或函数信号发生器ICL8038集成模拟芯片，它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。
不用依靠单片机，用滑动变阻器调节频率，电路简单。
其缺点是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，所以要有滤波电路。
根据题意，本系统需要一个300kHz的方波，所以选择方案二，用555振荡电路产生一个方波。
（2）滤波方案方案一：采用实时DSP数字滤波技术，数字信号灵活性大，可以在不增加硬件成本的基础上对信号进行有效的滤波，但要进行滤波，需要A/D、D/A既有较高的转换速率，处理器具有较高的运算速度，成本高。
方案二：以集成运放为核心的有源滤波电路，结构简单，所需元件少，成本低，且电路输入阻抗高、输出阻抗低，并有专门的设计软件。
所以根据实际情况，选择方案二作为系统的滤波方案。
（3）幅值检测与显示方案通过单片机系统的键盘输入控制选频，选择检测信号的输入，通过TLC549将采集的模拟信号转化为数字信号幅值，从而通过液晶显示器显示出来。
信号波形发生与合成实验报告
电子电路综合实验实验报告题目：信号波形发生与合成班级：20130821学号：2013082117姓名：肖珩成绩：日期：2015年3月17日一、摘要实验采用纯硬件电路设计形式完成实验任务，实现实验功能。
首先用带限幅器滞回比较器和RC充放电回路构成的方波发生电路产生频率为1KHZ的方波信号。
作为一个信号源，需要低阻抗输出，因此在方波发生器之后连接一个射随电路。
信号经两路不同频率有源滤波处理，同时产生频率为1kHz和3kHz的正弦波信号。
其中基波产生采用低通滤波器，三次谐波产生采用带通滤波器。
为了将基波和三次谐波叠加之后最终恢复出近似方波信号，因此需要根据滤波分频电路输出的基波和三次谐波的延时，设计移相电路，其设计采用全通滤波器原理。
最后运用反相加法器将基波和三次谐波信号叠加，从而完成设计要求。
实现功能：设计一个电路，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信号。
方案特点：电路为纯硬件电路，采用运算放大器TL081，原理图简单易懂，硬件调试容易，部分实现功能明确且输出可测，有助于电路问题检测。
二、设计任务2.1 设计选题选题十四：信号波形发生与合成2.2 设计任务要求图1 系统框图1）矩形波发生电路产生1kHz的方波（50%占空比），频率误差小于5%，方波波形幅度峰峰值为10V，幅度误差小于5%，且输出阻抗r=50 Ω;o2）基波频率为1kHz，设计的低通滤波器要求-3dB带宽为1kHz，带外衰减≥-40dB/十倍频程下降，产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值为12V，幅度误差小于5%；3）三次谐波频率为3kHz，设计的带通滤波器要求中心频率为3kHz，-3dB带宽小于500Hz，带外衰减≥-40dB/十倍频程下降，产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值为4V，幅度误差小于5%；4）设计移相电路，完成对基波正弦信号的移相，使移相后的基波和三次谐波的波形如图2所示，要求移相电路的增益为1，增益误差≤5%；图2 移相后的基波和三次谐波波形5）设计加法器，将移相器输出的基波与三次谐波相加，合成近似正弦波，波形幅度峰峰值为10V，误差不大于0.5V，合成波形的形状如图3所示。
方波信号波形合成电路
毕业设计（论文）方波信号波形合成电路专业年级 2007电子信息工程学号 ********姓名周兴平指导教师张秀平评阅人2011年6月中国常州河海大学本科毕业设计（论文）任务书（理工科类）Ⅰ、毕业设计（论文）题目：方波信号波形合成电路Ⅱ、毕业设计（论文）工作内容（从综合运用知识、研究方案的设计、研究方法和手段的运用、应用文献资料、数据分析处理、图纸质量、技术或观点创新等方面详细说明）：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。
电路示意图如图所示。
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2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 的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。
4、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；5、设计制作一个能对各个正弦信号的幅度进行测量和数字显示的电路，测量误差不大于正负5%。
6、总结毕业设计内容，撰写毕业设计论文。
Ⅲ、进度安排：第一阶段（10年下13周——15周）：搜集相关资料，复习掌握相关的理论知识。
第二阶段（16周——20周）：方波产生电路设计、调试。
第三阶段（11年上1周——8周）：谐波产生电路设计、调试，方波合成。
第四阶段（9周——13周）：正弦波幅度测量和显示电路设计。
第五阶段（14周——）：撰写毕业设计论文，答辩。
Ⅳ、主要参考资料：[1]、郑君里等《信号与系统》（上）[M].高等教育出版社，2005.[2]、康华光.《电子技术基础》（模拟部分）[M].高等教育出版社,2003.[3]、胡汉才.《单片机原理及系统设计》.清华大学出版社，2002.[4]、.指导教师：张秀平，2010 年11 月28 日学生姓名：周兴平，专业年级：07级电子信息工程系负责人审核意见（从选题是否符合专业培养目标、是否结合科研或工程实际、综合训练程度、内容难度及工作量等方面加以审核）：系负责人签字：，2010 年12 月8 日摘要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弦信号，再将这些正弦信号合成为近似方波。
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。
信号波形合成实验电路
信号波形合成实验电路设计报告组员：刘浩黎齐方志刚【摘要】：一个非正弦周期信号如方波、三角波信号均可以通过傅立叶级数分解为一序列频率为周期函数频率的正整数倍正弦波信号的叠加。
本次设计的实验电路正是依据这一理论。
方波振荡器产生300KHz占空比为50%的方波信号，通过FPGA三路分频得到10KHz、30KHz和50KHz的方波信号，然后经过三路滤波器得到对应频率的正弦波信号。
为了抵消滤波器的附加相移，再对滤波器输出的正弦波信号进行移相，保证合成前的基波、三次谐波和五次谐波同步。
移相调整后通过放大电路，调整各路谐波的增益，使其满足合成的幅度关系。
最后反相加法器再对三路信号求和即可合成10KHz的方波。
三角波合成的原理亦如此。
单片机系统完成基波及其谐波有效值的测量和显示。
关键词：波形合成，谐波，移相一、方案论证与比较1.方波振荡器模块根据题目基本要求同时兼顾发挥部分的顺利完成，在合成10KHz的正弦波信号之前必须通过分频滤波得到10KHz、30KHz和50KHz的正弦波信号。
依据最小公倍数和偶数分频的原则，方波振荡器产生300KHz的方波最适合三路分频。
方波振荡器有以下几种方案可以选择。
方案一：用555定时器组成多谐振荡器产生方波，经过施密特触发器整形。
这种方案实现的方波振荡器频率可调，上升沿陡峭，但输出波形不稳定，容易失真。
方案二：用MAX038精密高频波形发生器来产生方波信号。
本方案电路结构简单，能产生0.1Hz～20MHz的方波信号，波形的频率和占空比可以由电流、电压或电阻控制。
但成本高。
方案三：利用运放的非线性作用产生振荡，通过外接滑动变阻器来调节输出方波的频率。
这种方案容易实现，成本低，容易调节。
综上所述，本次设计选择方案三。
2.分频电路300KHz的方波产生后必须经过分频电路获得用于滤波处理的低频方波。
总体说来，可以直接进行一路分频，即只获得10KHz的方波，或者三路分频得到10KHz、30KHz和50KHz的方波。
04队——信号波形合成设计报告
信号波形合成实验报告摘要：本电路实现了基于多个正弦波合成方波与三角波等非正弦周期信号的电路。
本设计由六个模块构成：方波信号产生模块，正弦信号产生模块（滤波模块），相位调节模块，幅度调节模块，波形叠加模块，以及正弦波幅值测量。
使用555电路构成基准的300KHz 的方波振荡信号，以74LS163、CD4013实现分频形成10KHz、30kHz、50kHz的方波信号，利用有源滤波器获得其正弦分量，以TL082实现各个信号的放大、衰减和加法功能，同时使用有源RC移相电路实现信号的相位调节；使峰值检测电路获得正弦信号的幅度，以MSP430F5xx作为微控制器对正弦信号进行采样，并且采用点阵液晶实时显示测量信号的幅度值。
关键词：方波振荡方波分频及滤波移相信号合成峰值检测MSP430F5xx一、方案设计1、方框图设计制作一个电路，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2、整体思路（1）用555定时器构成多谐振荡器产生300kHz的方波；（2）利用4位二进制同步计数器（同步清零）74LS163配合D触发器CD4013实现分频功能，分别产生10kHz,30kHz,50kHz的方波；（3）将产生的单极性方波经过比较器变为双极性，采用二阶有源低通滤波电路，分别获得相应频率的正弦波信号；（4）采用RC移相电路调节输出正弦波信号的相位，采用比例放大电路调节正弦波的幅值，再利用加法器合成近似正弦波和三角波；（5）设计分立二极管电容型峰值检测器，检测各正弦信号的幅度；并用液晶显示屏显示相应的幅值。
二、单元电路方案设计与论证1、方波振荡电路方案一：用555定时器构成多谐振荡器产生300kHz的方波，通过数字分频电路分出10kHz，30kHz和50kHz的方波，再通过滤波提取相应的正弦波，这样提取出来的正弦波相位关系确定，适合于方波、三角波合成。
方案二：使用晶振，晶振产生的方波频率精确，但一般晶振频率较高，而且不能调节，对后级分频电路的要求较高。
信号波形合成实验电路
摘要:本设计采用TI公司的NE555组成方波振荡电路产生10KHz的方波，将此方波分别经过中心频率分别为10K、30K及50K的有源带通滤波器实现分频与滤波，产生与各中心频率相同的正弦波。
再经过移相电路与加法电路，最终合成近似方波和满足一定相位关系的三角波。
关键字：方波振荡电路，分频与滤波，移相，加法电路，三角波Abstract：This design uses TI Corporation's NE555 composition square-wave oscillating circuit to have the 10KHz square-wave, this square-wave respectively after the center frequency respectively is 10K, 30K and the 50K active bandpass filter realizes the frequency division and the filter, produces with the various center frequency same sine wave. Again after the shift circuit and the adding circuit, synthesizes the approximate square-wave finally and satisfies certain phase relation the triangular wave.Key words：Square-wave oscillator, frequency and filter, phase-shift circuit, addition, triangular wave一、方案设计与原理框图1.方案设计目标1）基本要求由方波振荡器产生频率为10KHz的方波；经分频与滤波，同时产生频率为10KHz和30KHZ的正弦波；经移相相加合成一个近似方波。
信号波形合成实验电路
信号波形合成实验电路信号波形合成实验电路是一种能够生成并合成不同信号波形的电路，它通常由一些基本元件组成，如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。
下面我们将详细介绍一种简单的信号波形合成实验电路。
一、实验电路的设计1.设计目标该实验电路的设计目标是生成并合成两种不同信号波形，即正弦波和方波。
通过对这两种波形的合成，可以观察到不同信号波形之间的叠加效果。
2.电路设计为了实现上述目标，我们需要以下主要元件：信号发生器、比较器、RC 滤波器、示波器和负载。
（1）信号发生器：为了生成正弦波和方波，我们采用两个独立的信号发生器，其中一个用于生成正弦波，另一个用于生成方波。
（2）比较器：比较器的作用是将两个信号波形进行比较，从而产生一个新的波形。
在这里，我们将使用一个运算放大器作为比较器。
（3）RC滤波器：由于我们希望在负载上得到干净的波形，因此需要使用RC滤波器对信号进行滤波处理。
（4）示波器：示波器的作用是显示合成后的波形。
（5）负载：负载的作用是吸收合成的波形并转换为其他形式的能量。
3.电路连接将两个信号发生器输出端分别接入比较器的两个输入端，将比较器的输出端接入RC滤波器的输入端，将RC滤波器的输出端接入示波器的输入端，最后将负载接入示波器的输出端。
二、实验电路的工作原理4.信号发生器信号发生器是一种能够产生不同波形（如正弦波、方波等）的电路。
在这里，我们采用两个独立的信号发生器，一个用于生成正弦波，另一个用于生成方波。
5.比较器比较器的作用是比较两个信号波形，产生一个新的波形。
在这里，我们将使用一个运算放大器作为比较器，将两个信号波形进行比较，从而产生一个新的波形。
6.RC滤波器RC滤波器是一种常见的滤波器，它由电阻和电容组成。
在这里，我们使用RC滤波器对信号进行滤波处理，从而在负载上得到干净的波形。
7.示波器示波器是一种用来显示波形的电子仪器。
在这里，我们将示波器的输入端接入合成后的波形，以便观察和记录合成后的波形。
第六组---信号波形合成实验电路设计
信号波形合成实验电路设计指导老师：邵建设队员及年级：方辉（08级），卫鹏（08级），谭诗梦（08级）学校及院系：黄冈师范学院物理科学与技术学院摘要：本设计通过产生不同频率和幅值的正弦信号，并将这些信号合成为近似的方波和三角波，构成了信号波形合成实验电路。
本系统主要由8个部分构成：由MAX038构成的方波振荡电路；主要由集成计数器74LS90和作为D触发器的CD4013构成的分频电路；使用OPA842构成的窄带通滤波电路；由双运放构成的移相电路；加法器合成电路；三角波合成电路；使用AD637构成的真有效值检测电路；单片机控制电路。
在本设计中，方波振荡电路可产生不同频率的方波，经过分频电路和隔直电容以后成为双极性方波。
再经过滤波和放大以后得到了所需的各次谐波，其经过移相电路之后初相位相同，即可通过加法器合成为近似的方波和三角波。
各次谐波有效值可检测并由单片机控制对幅度进行显示。
系统工作稳定，基本达到了题目的所有要求。
关键字：方波振荡电路；分频；移相；真有效值；信号合成。
一、方案设计与论证1.1 方案设计1.1.1 方波振荡电路设计方案方案一：用555定时器构成的多谐振荡器产生单极性方波（脉冲）。
可将电路设计为占空比为50%的单极性方波，该电路灵活方便，低功耗，输入阻抗高，输出驱动电流大。
但其回差电压过大，产生波形的频率不够精确，易失真。
故不采用此方案。
方案二：用信号源产生双极性方波。
采用低温漂、低失真、高线性单片压控函数发生器集成电路MAX038设计，能精密地产生三角波、方波、正弦波信号；频率范围从0．1Hz～20MHz，最高可达40MHz；占空比调节范围宽，最大调节范围10％～90％，利用控制端FADJ、DADJ实现频率微调和占空比调节，互不影响；波形失真小，占空比调节时非线性度低于2％。
从频率范围，频率精确度，对芯片及波形的控制性能，都能达到要求。
故采用此方案。
1.1.2 分频电路设计方案方案一：利用数字电路设计分频电路。
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。
信号波形合成实验电路设计
设计报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。
2. 分频电路方案比较方案1:采用选频电路提取方波的谐波信号，分别得到基波、三次谐波和五次谐波频率信号。
缺点：对选频电路的指标要求高，电路不易实现，得到的谐波信号也不稳定。
信号波形合成实验报告
信号波形合成实验电路摘要：本设计包含方波振荡电路，分频电路，滤波电路，移相电路，加法电路，测量显示电路。
题目要求对点频率的各参数处理，制作一个由移相器和加法器构成的电路，将产生的10KHz 和30KHz 正弦信号作为基波和三次谐波，合成一个波形幅度为5V、近似于方波的波形。
振荡电路采用晶振自振荡并与74LS04 结合，产生6MHz 的方波源。
分频电路采用74HC164 与74HC74分频出固定频率的方波，作为波形合成的基础。
滤波采用TI公司的运放LC084，分别设置各波形的滤波电路。
移相电路主要处理在滤波过程中相位的偏差，避免对波形的合成结果造成影响。
关键词：方波振荡电路分频与滤波移相电路加法器Experimental waveform synthesiscircuitAbstract：The design consists of a square wave oscillator circuit,divider circuit, filter circuit, phase shift circuits, addition circuits, measurement display circuit. Subject of the request of the point frequency of the various parameters of processing, production of a phase shifter circuit consisting of adders, will have the 10KHz and 30KHz sinusoidal signal as the fundamental and third harmonic, synthesis of a wave amplitude 5V, similar to square wave waveform. Since the oscillating crystal oscillation circuit combined with the 74LS04 to produce a square wave source 6MHz. Frequency circuit 74HC164 and the 74HC74 divider out of a fixed frequency square wave, as a basis for waveform synthesis. Filtering using TI's op LC084, respectively, set the waveform of the filter circuit. Phase-shifting circuit in the main processing phase in the filtering process deviations, to avoid prejudicing the outcome of the waveform synthesis.Keywords：Square-wave oscillator circuit Frequency and filter Phase-shifting circuit1.课题技术指标1.1 基本要求对一个特定频率的方波进行变换并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。
波形合成原理
波形合成原理
波形合成原理是指将多个波形进行叠加或混合，生成新的波形信号的过程。
波形合成可以通过不同的方法实现，以下介绍了几种常见的波形合成原理：
1. 加法合成：将多个波形的振幅进行简单叠加，相当于将多个波形信号叠加在一起。
这种合成方式可以产生富有复杂谐波结构的波形，常用于合成音乐和声音效果。
2. 乘法合成：将多个波形的振幅进行相乘，可以得到新的波形，它的频谱分布与参与合成的波形信号有关。
乘法合成可以用于合成各种特殊效果的音频，例如合成人声、合成各类声音效果等。
3. 波表合成：通过使用预先准备好的波表数据，在不同的频率和振幅下，实时地选择合适的波形进行叠加。
这种合成方式可以模拟各种乐器的音色，广泛应用于电子乐器和合成器。
4. 频率变调合成：通过调整波形的频率和相位，可以改变波形的音高和音色。
这种合成方式常用于实现音乐中的音高转换和音色变化效果。
5. 采样合成：通过从已有的音频或音乐片段中提取特定的波形片段，并在不同的频率和时长下进行重复叠加，来合成新的波形信号。
这种合成方式常用于实现采样乐器和音频处理中的特殊效果。
波形合成原理的应用广泛，不仅可以用于音乐制作和声音效果的合成，还可以应用于信号处理、计算机图形学等领域。
通过合理地选择合成方法和参数，可以创造出丰富多样的声音和图像效果。
信号波形发生与合成实验.
摘要本系统主要以TL081A 运放为核心，由方波发生器、滤波分频电路、移相电路、加法器电路模块组成。
实现了产生多个不同频率的正弦信号与基于多个正弦波合成方波信号的电路功能。
系统基本工作过程为：1kHz 方波信号通过低通滤波器和带通滤波器得到按傅里叶级数展开的1kHz 基波正弦波信号和3kHz 三次谐波正弦波信号。
而后将基波信号通过移相电路使其相位调整到与三次谐波相同，然后通过加法电路将信号合成近似的方波信号。
输出波形结果表明，系统合成波形符合理论傅里叶分析结果，比较准确。
正弦波及合成波的幅值测试误差小于5%，符合题目要求。
关键词：方波发生器；傅里叶级数；分频；滤波；移相一．总体方案设计及论证 1.1题目设计任务设计制作一个电路，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信号。
系统框图如下图所示：具体要求：矩形波发生电路滤波分频移相器加法器正弦波产生实验方波合成实验矩形波测试点基波测试点三次谐波测试点移相后基波测试点合成信号测试点1.2 方案论证比较1.2.1 系统总体方案方波发生电路产生1kHz方波，对其中的基波和三次谐波分量进行提取，1kHz 基波可用截止频率为1kHz的巴特沃斯低通滤波器滤波得到，3kHz谐波可用中心频率设为3kHz的高Q值带通滤波器滤波得到。
最后再经相位调整重新合成近似方波。
1.2.2方波振荡电路的选择本系统中的方波发生电路是实现后续各级电路功能的基础，对频率准确度和稳定度的要求较高。
方案一：555定时器组成的多谐振荡器，直接调节至1KHz左右的对称方波。
此方案成本低廉，实现方便，但其稳定性容易受到外部元件的影响，在振荡频率较高时频率稳定度不够。
方案二：使用石英晶振组成高稳定度的频率参考源，并使用计数器和集成锁相环芯片构成分频/倍频环，以产生1KHz的方波。
该方法产生的信号稳定度高，但需要搭建石英晶体振荡电路，并进行锁相环分频、倍频，电路较复杂。
方案三：采用基于反相输入的滞回比较器和RC电路的方波产生电路。
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信号波形合成实验电路摘要：本作品主要用于非正弦信号的分解与合成实验验证，包括电源电路模块，方波信号产生模块，放大、移相、波形合成模块、测量显示模块等。
通过1MHz晶振电路产生1MHz 方波信号，经计数、分频得到10kHz方波信号，利用LC并联谐振（滤波器）分离出10kHz、30kHz、50kHz正弦波信号，然后对三个正弦波信号进行放大、移相加到加法器中合成方波信号。
把10kHz和30kHz正弦波信号送到减法器中合成三角波信号。
三个正弦波信号的幅度通过单片机采样，由液晶屏显示出来。
关键词：方波信号，滤波器，正弦波信号，分解，合成Signal waveform synthesis experiment circuitAbstract：This work is mainly used in the sine signal decomposition and synthetic experiment, including power circuit module, pulse signal generated module, amplification, phase and waveform synthesis module, measuring display module, etc. Through 1MHz crystals 1MHz circuit, signal by counting, pulse frequency, pulse signal 10kHz get by LC parallel resonant filter (10kHz isolated, 30kHz, 50kHz sine signals, then the three sine signals, adding to amplify the adder synthetic square-wave signal. The 10kHz and 30kHz sine signals to reduce time-multiplier synthetic triangular signal. Three sine signals by MCU, the amplitude of LCD display samples. Key words：Pulse signal，Filter，Sine signals，decomposition，Synthesis1 作品简介1.1设计目标设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，利用傅里叶原理产生以10KHz 为基波，以奇次谐波为辅助谐波的信号，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 信号波形合成电路示意图1.2要求及指标1.2.1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1.2.2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）设计制作一个能对各个正弦信号的幅度进行测量和数字显示的电路，测量误差不大于±5％；（4）其他。
2 方案设计2.1 系统分析及整体方案方波信号由基波成分和若干个谐波成分构成，即...)7sin 715sin 513sin 31(sin 4)(t t t t U t u mωωωωπ+++=，本作品根据这一理论原理制作而成。
本系统要包括了以下几个模块：电源电路模块，方波信号产生模块，放大、移相、波形合成模块、测量显示模块，如图3所示。
本系统通过1MHz晶振电路产生1MHz方波信号，通过分频得到10kHz方波信号，经过三个不同频率的滤波器分离出10kHz、30kHz、50kHz正弦波信号，再对三个正弦波信号进行放大、移相加到加法器中合成方波信号。
三个正弦波信号的幅度通过单片机采样，由液晶屏显示出来。
图3 系统方框图2.2 设计方案论证2.2.1 方波信号发生器方案一：通过反相器、外加电阻和电容来产生频率可调、占空比可调的方波信号。
其优点电路简单，但工作频率不够稳定。
方案二：利用单片机时钟信号，通过软件编程实现输出10kHz方波信号。
实现起来相对较容易，但若没有时间做本参赛题的发挥部分，大材小用了。
方案三：通过有源晶振产生10MHz方波信号，再通过分频电路产生10kHz方波信号。
优点频率稳定度高，制作容易。
综合所述，由于频率稳定直接影响信号的方波信号的分解与合成，并从实际出法，所以选择方案三。
2.2.2 滤波器方案一：无源滤波。
由无源元器（电阻、电容、电感）设计而成，电路简单，调节方便。
方案二：有源滤波。
由运算放大器、电阻和电容构成，无需电感器。
还可提供电压增益。
由于方波信号发生器输出的信号幅度较高（5V），从实际制作、调试方便角度考虑，所以选择方案一。
2.2.3 移相电路方案一：有源移相电路。
在移相的同时，还可以得到一定的增益，电路相对复杂。
方案二：RC电路移相。
电路简单，但每级RC电路理论极限移相90度。
由于三个正弦波是在同一个方波信号下滤波产生的，它们之间相的位差相对较小，故选择方案二。
2.2.4 整流滤波电路方案一：采用精密整流、滤波电路。
整流、滤波效果好，可对低于二极管导通电压的信号进行整流、滤波。
但电路复杂。
方案二：采用普通整流、滤波电路。
电路简单、易于制作。
由于任务要求对峰峰值为6V、2V、1.2V的正弦波信号进行整流、滤波，故选择方案二。
3.系统实现3.1 硬件电路（主要单元电路设计） 3.1.1电源电路本设计系统共需要四种不同的直流电压，分别为+9V 、-9V 、+5V 和+3.3V 电压。
为了满足电路供电要求，我们把+9V 、-9V 、+5V 电源使用同一个电路输出，如图4（a ）所示；而3.3V 电压的输出使用了TI 公司REG1117稳压芯片，专门为后续单片机提供电压，如图4（b ）所示。
（a ）±9V 、＋5V 电源电路 （b ）＋3.3V 电源电路图4 电源电路3.1.2滤波电路滤波电路的作用是从10kHz 的方波信号中得到10kHz 、30kHz 、50kHz 正弦波信号。
本系统中选用无源LC 并联滤波电路，如图5所示，LCf O π21=，RC f Q 02π=［1］。
图5 LC 并联电路电路设计时，Q 取10。
当f 0=10kHz 时，L 取1mH ，则52.2521011010414133222=⨯⨯⨯⨯==-ππL f C O nF ， C 取250 nF （两只100 nF 串联，再与两只100 nF ）。
628102*********293=⨯⨯⨯⨯==-ππC f Q R O Ω，R 实取1k Ω可调。
同理当f 0=30kHz 时，L 取1mH ，R =1884Ω，实取10k Ω可调；C ==28.17 nF （实取30 nF ）。
当f 0=50kHz 时，L 取10mH ，R =31522Ω，实取100k Ω可调；C ==1.01 nF （实取1 nF ）。
为了取得更好的滤波效果，系统中采用两级或四级LC 并联滤波电路。
图6 10kHz 滤波电路 图7 30kHz 滤波电路 图8 50kHz 滤波电路3.1.3放大电路放大电路的作用是把得到10kHz 、30kHz 、50kHz 正弦波信号的幅度进行放大，得到峰峰值为6V 、2V 、1.2V 的正弦波信号。
本系统选用了TI 公司OP07、3091这两种集成运放作为放大电路的核心［2］。
10kHz 正弦波放大电路如图9所示。
由于输入信号为20mV 左右，则放大倍数为30020mVV6=，故采用两级放大。
第一级放大倍为固定的，A V1＝101010012-=-=-R R ；第二级放大倍数采用可变的，A V2＝10343RP R RP -=- ，RP3取1M Ω。
30kHz 正弦波放大电路如图10所示。
由于输入信号为100mV 左右，则放大倍数为20100mV .0V 2=，由于后面移相电路的衰减问题，适当提高放大倍数。
A V ＝107107RP R RP -=-，RP7取200k Ω。
50kHz 正弦波放大电路如图11所示。
由于输入信号为10mV 左右，则放大倍数为12010mVV2.1=，由于后面移相电路的衰减问题，适当提高放大倍数。
故障采用放大电路，由于频率相对较高，采用高速集成运放。
一级放大采用固定放大倍数、另一级采用可变的放大倍数。
A V1＝10141514RP R RP -=-，RP14取200 k Ω；A V2＝10101001819-=-=-R R 。
3.1.4 移相电路移相电路的作用是使三个正弦波信号在同一个相位叠加，我们以10kHz 正弦波信号为基准，对30kHz 、50kHz 正弦波信号进行移相。
移相电路采用RC 移相电路，如图12所示。
移相角φ＝CR ω1arctan -，最大移相角为90°［3］。
具体电路参考附总电路图。
30kHz 正弦波信号的移相电路R 取10 k Ω，C 取10 nF ；50kHz 正弦波信号的移相电路R 取10 k Ω，C 取1 nF 。
o图12 移相电路3.1.5 加法电路加法电路作用是对10kHz 、30kHz 、50kHz 三个正弦波信号进行合成方波信号，电路如图13所示，采用高速集成运放TI 公司生产的3091［4］。
其中A V=10464RP R RP -=-，RP4取50 k Ω。
3.1.6 减法电路减法电路作用是对10kHz 、30kHz 正弦波信号进行合成三角波信号，电路如图14所示，采用高速集成运放TI 公司生产的3091［4］。
其中A V=1012912RP R RP -=-，RP12取50 k Ω。
图13 加法电路（方波合成电路） 图14 减法电路（三角波合成电路）3.1.7 方波信号产生电路如图15所示，先通过有源晶振产生1MHz 的方波信号，再通过计数分频得到10kHz 的方波信号，为提高带负载能力，加一级比较器。
图15 方波信号产生3.1.8 整流滤波检测电路由于任务要求检测的信号幅度较高，故采用普通整流滤波电路，并由单片机采样、处理、显示正弦波幅度的大小，如图16所示。