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。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。

本课题的理论基础是傅里叶级数。法国数学家傅里叶发现，任何周期函数都可以用正弦函数和余弦函数构成的无穷级数来表示（选择正弦函数与余弦函数作为基函数是因为它们是正交的），后世称为傅里叶级数一种特殊的三角级数。假设{a0, a1, a2, a3, ..., an, ...}和{b1, b2, b3, ..., bn, ...}是一组无穷的常数。这些常数被称为傅里叶系数。x是一个变量。普通的傅里叶级数可以表示为：

F(x) = a0/2 + a1 cos x + b1 sin x + a2 cos 2x + b2 sin 2x + ...+ an cos nx + bn sin nx + ...

一些波形比较简单，比如单纯的正弦波，但是这些只是理论上的。在实际生活中，大多数波形都包含谐波频率（最小频率或基波频率的倍数）的能量。谐波频率能量相较于基波频率能量的比例是依赖于波形的。傅里叶级数将这种波形数学的定义为相对于时间的位移函数（通常为振幅、频率或相位）。[1]

随着傅里叶级数中计算的项的增加，级数会越来越近似于定义复杂信号波形的精确函数。计算机能够计算出傅里叶级数的成百上千甚至数百万个项。

本课题就是基于此原理，取基波、三次谐波及五次谐波进行合成。当然谐波之间要满足一定相位及幅值比例关系，所以用同一振荡器产生信号，再进行分频及移相等处理。

关键词：方波振荡器；傅里叶级数；分频；滤波；移相电路

Abstract

Mission is to issue a specific frequency square wave to transform strings produce multiple signals of different frequencies, then the synthesis of these sine square wave signal. First, to design a specific frequency square wave generator, and in this square wave signal on the need for conversion, were generated 10KHz, 30KHz and 50KHz sine wave, then a frequency of the three sine wave synthesis, synthesis of the target after 10KHz square wave signal.

The project is based on Fourier series theory. French mathematician Fourier discovered that any periodic function can be used sine and cosine functions to represent the infinite series form (select the sine function and cosine function as basis functions because they are orthogonal), later known as the Fourier A special series of triangular series. Suppose {a0, a1, a2, a3, ..., an, ...} and {b1, b2, b3, ..., bn, ...} is a set of infinite constant. These constants are called Fourier coefficients. x is a variable. Ordinary Fourier series can be expressed as:

F(x) = a0/2 + a1 cos x + b1 sin x + a2 cos 2x + b2 sin 2x + ...+ an cos nx + bn sin nx + ...

Some relatively simple waveforms, such as pure sine wave, but these are only theoretical. In real life, most of the waveforms contain harmonic frequency (minimum frequency or a multiple of the fundamental frequency) energy. Harmonic frequency energy compared to the ratio of the fundamental frequency energy is dependent on the waveform. Fourier series mathematical definition of this kind of waveform relative to the displacement function of time (usually amplitude, frequency or phase).

Calculated as the Fourier series of items increasing, the series will be more similar to the definition of the precise function of complex signal waveforms. Computer can calculate the Fourier series of hundreds of thousands or even millions of entries.

This topic is based on this principle, take fundamental, third harmonic and fifth harmonic synthesis. Of course, between the harmonic phase and amplitude to meet certain proportional relationship, so with the same oscillator signal, then the frequency and the shift is equal treatment.

Keywords: Square wave oscillator; Fourier series; frequency; filter; phase-shifting circuit