方波信号合成电路word版

题目方波信号合成电路的

摘要

本文根据傅里叶级数展开方法，将正弦波转换成为各频率的方波。首先，通过方波产生电路、分频电路、滤波电路获取所需频率的正弦波；再通过反相、调相、调幅电路得到需要的基波、3次谐波、5次谐波。最后将三路信号经加法电路将正弦波合称为方波。与其他方法相比具有成本廉价、可靠性高等优点。

关键词：波形合成器、傅里叶、方波、正弦波、滤波、调相、调幅。

目录

单元一：总体框图设计 (1)

单元二：方波振荡电路设计 (2)

单元三：方波振荡电路制作 (3)

单元四：分频器的设计与制作 (4)

单元五：滤波电路的制作 (5)

单元六：相位调整电路的制作 (6)

单元七：幅度调整电路的设计与制作 (7)

单元八：总调 (8)

单元九:参考文献 (9)

单元一：总体框图设计

一：项目总体方案分析

(1)总体方案图

基波：4KHZ

3次基波：12KHZ

5次基波：20KHZ

(2)采用120khz方波分频：

二：方案分析

（1）方波产生电路

方案一：用555定时器构成多谐震荡器，占空比可调节（10%~90%），适合产生中低频。

方案二：用运放产生方波信号，若选用TLC083芯片，压摆率可达19V/us，带宽为10MHZ。可实现可调震荡。

经分析，本系统采用方案二。

（2）分频器

方案一：采用可编程逻辑控制器。

方案二：采用74LS161对120KHZ方波信号进行分频，可得占空比为50%的12KHZ、20KHZ信号，其电路简单，成本低。

经分析，本系统采用方案二。

（3）滤波电路

方案一：采用RC滤波，有源滤波电路。

方案二：TLC04芯片，四阶低通滤波。

经分析，本系统采用方案二。

（4）求和电路：用反向求和电路，不用同向求和电路。

（1）555定时器，构成震荡电路，只能产生中低频信号。

当T 充

=T 放时，输出方波。

T=T

充+T 放

=0.7（R A +R B ）Ｃ f =1/T = 1/0.7(R A +R B )C=1190

(2) 由运放构成方波振荡电路（迟滞比较器）

3

2

1

8

4

U1:A

LM358

R1

10k

C1

1nF

R2

10k

R3

10k

U0

+5V

-5V

(1)选择合适的R1，生成1KHZ 的方波信号。 (2)改变R1的值，增大输出信号的频率。

一、确定元件参数

f=120kHZ f=1/2.2RC C=0.1uf R?→ R=37.8k 二、元件清单

TLC083 1片

100K电阻 2只

CD40106 1片

104 2只

10uf （储能） 2只

10k（电位器） 1只

102（电容） 1只

三、电路原理图。

单元四：分频器的设计与制作

一、74LS161介绍

四位二进制可预置的同步加法计数器

RD: 异步负数端 CP：时钟

P0~P3：四个数据输入端

CEP/CET: 记数始能端

Q0~Q3: 数据输出端

TC: 进位输出端

CP PE RD CEP CET Q

××L××全为L

↑L H××预置数据

↑H H H H记数

×H H L×保持

×H H×L保持（1）当RD=0时，输出全为低电平。

异步清零，当RD=0，Q3Q2Q1Q0=0000

（2）同步置数

PE=0 RD=1 ，且CP端有上升沿时，将P0~P3的数据送到Q0~Q3

上输出。

（3）记数

PE=RD=CEP=CET=1，且有上升沿。

（4）保持

只要CEP、CET有一个为低电平。

二、分频

若为n分频，输出信号的一个周期包含n个CP

三、分频器设计：6分频、10分频、30分频。

（1）6分频器

输出的一个周期包含6个CP时钟周期，且高低电平各占3个。

方案：将Q3作为输出

当Q3Q2Q1Q0=0000时，通过置数功能，使Q3Q2Q1Q0=0110

当Q3Q2Q1Q0=1000时，通过置数功能，使Q3Q2Q1Q0=1110

PE=Q2/Q1 P3~P0=Q3 110 RD=CEP=CET=1 （2）10分频器

将Q3作为输出

Q3Q2Q1Q0= P3P2P1P0=0100

Q3Q2Q1Q0= P3P2P1P0=1100

其电路连接图如下：

（3）30分频器

方案① 5*6 2片74LS161

方案② 10*3 2片74LS161

方案③ 15*2 1片74LS161，一片74LS74以上三个方案中选择方案③，其电路图如下：

D03Q014D14Q113D25Q212D36Q311RCO

15

ENP 7ENT 10CLK 2LOAD 9MR 1

U1

74LS161

1213

12

U2:A

74LS10

U1(CLK)

A

B C

D

D 2

Q

5

CLK

3Q

6

S 4

R 1

U3:A

74LS74

+5v

单元五：滤波电路的制作

一、 设计任务

4K （方波）→ 4K （正弦） 12K （方波）→ 12K （正弦） 20K （方波）→ 20K （正弦）

设计三个低通滤波器，截止频率分别为4K 、12K 、20K 。 二、TLC04

（1）时钟频率：截止频率=50：1，因此需要200K 、1M 的时钟。 （2）截止频率：0.1H~30KHZ （3）供电：+-2.5v~+-6v （4）封装（DIP-8）

CLKIN ：CMOS 时钟 CLKR ：TTL 时钟