方波信号波形合成电路
lm358正弦波方波三角波产生电路
《LM358正弦波、方波、三角波产生电路设计与应用》一、引言在电子领域中，波形发生器是一种非常重要的电路，它可以产生各种不同的波形信号，包括正弦波、方波和三角波等。
LM358作为一款宽幅增益带宽产品电压反馈运算放大器，被广泛应用于波形发生器电路中。
本文将探讨如何利用LM358设计正弦波、方波和三角波产生电路，并简要介绍其应用。
二、LM358正弦波产生电路设计1. 基本原理LM358正弦波产生电路的基本原理是利用振荡电路产生稳定的正弦波信号。
通过LM358的高增益和频率特性，结合RC滤波电路，可以实现较为稳定的正弦波输出。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电容C1和C2相连，形成反馈电路，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
（2）RC滤波电路。
在LM358的输出端接入RC滤波电路，通过调节电阻和电容的数值，可以实现所需的正弦波频率和幅值。
3. 电路测试连接电源并接入示波器进行测试，调节RC滤波电路的参数，可以观察到稳定的正弦波信号输出。
三、LM358方波产生电路设计1. 基本原理LM358方波产生电路的基本原理是通过LM358的高增益和高速响应特性，结合反相输入和正向输入，实现对方波信号的产生。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电阻R1和R2相连，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
（2）反相输入和正向输入。
通过R1和R2的分压作用，实现LM358反相输入和正向输入，从而产生方波输出。
3. 电路测试连接电源并接入示波器进行测试，调节R1和R2的数值，可以观察到稳定的方波信号输出。
四、LM358三角波产生电路设计1. 基本原理LM358三角波产生电路的基本原理是通过LM358的反相输入和正向输入结合，实现对三角波信号的产生。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电容C1和C2相连，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
方波的合成与分解
综合性实验报告题目：方波的合成与分解实验课程：信号与系统学号：姓名：班级：12自动化2班指导教师：方波的分解与合成一、实验类型综合性实验二、实验目的和要求1．观察方波信号的分解。
2．用同时分析法观测方波信号的频谱，并与方波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
3．掌握带通滤波器的有关特性测试方法。
4．观测基波和其谐波的合成。
三、实验条件实验仪器1．20M 双踪示波器一台。
2．信号与系统实验箱。
四、实验原理1. 信号的频谱与测量信号的时域特性和频域特性是对信号的两种不同的描述方式。
对于一个时域的周期信号)t (f ，只要满足狄利克莱(Dirichlet)条件，就可以将其展开成三角形式或指数形式的傅里叶级数。
例如，对于一个周期为T 的时域周期信号)t (f ，可以用三角形式的傅里叶级数求出它的各次分量，在区间)1,1(T t t +内表示为：)sin cos 1(0)(t n nb t n n n a a t f Ω+Ω∑∞=+=即将信号分解成直流分量及许多余弦分量和正弦分量，研究其频谱分布情况。
AA（c）图7-1 信号的时域特性和频域特性信号的时域特性与频域特性之间有着密切的内在联系，这种联系可以用图7-1来形象地表示。
其中图7-1(a)是信号在幅度--时间--频率三维座标系统中的图形；图7-1(b)是信号在幅度--时间座标系统中的图形即波形图；把周期信号分解得到的各次谐波分量按频率的高低排列，就可以得到频谱图。
反映各频率分量幅度的频谱称为振幅频谱。
图7-1(c)是信号在幅度--频率座标系统中的图形即振幅频谱图。
反映各分量相位的频谱称为相位频谱。
在本实验中只研究信号振幅频谱。
周期信号的振幅频谱有三个性质：离散性、谐波性、收敛性。
测量时利用了这些性质。
从振幅频谱图上，可以直观地看出各频率分量所占的比重。
测量方法有同时分析法和顺序分析法。
同时分析法的基本工作原理是利用多个滤波器，把它们的中心频率分别调到被测信号的各个频率分量上。
方波信号的分解与合成
方波信号的分解与合成方波信号是一种在电子技术中常见的信号类型，它被广泛应用于数字电路、通信系统和控制系统中。
方波信号被描述为周期性的，其波形为高电平和低电平两种状态的交替出现。
本文将介绍方波信号的分解与合成。
一、方波信号的分解方波信号可以看作是由多个正弦波信号组成的。
根据傅里叶级数定理，任何一个周期信号都可以表示成一系列正弦波的叠加。
因此，我们可以将方波信号分解成一系列正弦波信号的叠加。
具体来说，我们可以通过傅里叶级数公式将方波信号分解为无限个正弦波信号的叠加：f(t) = (4/π) * [sin(ωt) + (1/3)sin(3ωt) + (1/5)sin(5ωt) + ...]其中，ω是正弦波的角频率，由周期T计算得到：ω = 2π/T。
式中的系数表示了每个正弦波信号的幅值。
显然，随着正弦波频率的增加，其幅值逐渐减小，因此只需要保留前几项即可近似表示方波信号。
二、方波信号的合成与分解相反，我们也可以将多个正弦波信号合成成一个方波信号。
这可以通过将多个正弦波信号的叠加，利用傅里叶变换得到一个方波信号的过程实现。
具体来说，我们可以将多个正弦波信号的幅值和相位进行适当的调整，使它们的叠加形成一个方波信号。
这个过程可以通过傅里叶变换实现，傅里叶变换将多个正弦波信号的叠加转换为频域上的一个复杂函数，然后再通过反向变换回到时域上得到方波信号。
三、应用方波信号的分解和合成在许多领域中都有广泛的应用。
在数字电路中，方波信号可以用于实现各种逻辑门和计数器。
在通信系统中，方波信号可以用于数字调制和解调。
在控制系统中，方波信号可以用于实现各种控制算法和控制器。
总结：本文介绍了方波信号的分解和合成。
方波信号可以看作是由多个正弦波信号组成的，可以通过傅里叶级数定理进行分解。
同时，我们也可以将多个正弦波信号合成成一个方波信号，利用傅里叶变换实现。
方波信号在数字电路、通信系统和控制系统中有广泛的应用。
信号波形合成实验电路+电路图
信号波形合成实验电路+电路图信号波形合成实验电路+电路图第一章技术指标1 系统功能要求2 系统结构要求第二章整体方案设计1 方案设计2 整体方案第三章单元电路设计1 方波振荡器2 分频电路设计3 滤波电路设计4 移相电路设计5加法电路设计6整体电路图第四章测试与调整1 分频电路调测2 滤波电路调测3 移相电路调测4加法电路调测5整体指标测试第五章设计小结1 设计任务完成情况2 问题与改进3 心得体会第一章技术指标1 系统功能要求1.1 基本要求(1)方波振荡器的信号经分频滤波处理，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10kH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1所示。
图1 利用基波和3次谐波合成的近似方波1.2 发挥部分再产生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 系统结构要求2.1 方波振荡器：产生一个合适频率的方波，本实验中选择6MHz；2.2 分频器：将6MHz方波分频出10kHz、30kHz和50kHz的方波；2.3 滤波器：设计中心频率为10kHz、30kHz、50kHz三个滤波电路，产生相应频率的正弦波；2.4 移相器：调节三路正弦信号的相位；2.5 加法器：将10kHz、30kHz和50kHz三路波形通过加法电路合成，最终波形如图2。
2.6该系统整体结构如图3图2 基波、三次谐波和五次谐波合成的方波图3 电路示意图第二章整体方案设计1 方案设计1.1理论分析周期性函数的傅里叶分解就是将周期性函数展开成直流分量、基波和所有n阶谐波的迭加。
数学上可以证明方波可表示为：（1）其中A=4h/ ，h为方波信号峰值。
已知基波峰峰值要求为6V，故A=3 ，所以3次谐波对应的幅值为1V，5次谐波对应的幅值为0.6V。
第五组--信号波形合成电路实验(2010年电子竞赛C题论文)2
高，在高压、高频、大功率的场合不适用。 综合以上的分析，由 TI 公司生产的宽带低失真单位增益稳定的电压反馈运算放
大器 OPA842 组成的滤波电路满足本次设计的要求，因此选择方案二。 1.1.3 移相电路
方案一：用双极性运算放大器 OP07 组成的移相电路，由于 OP07 具有非常低的 输入失调电压，所以在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07 是一种低噪声， 非斩波稳零的双极性运算放大器，由它组成的移相电路具有电路简单、工作可靠、成 本低、波形好、适应性强，而且可以提供 180°的相移。
表一：信号编码表
A0
A1
X
1
0
0
1
0
波形 正弦波 方波 三角波
A0、A1 表示波形设定端；X 表示任意状态；1 为高电平；0 为低电平。 74LS14 非门对输出的信号进行整形，使输出的波形更加的理想。 3.1.2 分频电路 分频电路如附录图 3 所示，由 74LS90、74LS00、CD4013 三片芯片组成。先将 300KHz 的方波信号进行 3 分频、5 分频、15 分频，再通过 D 触发器二分频，最终得到 50KHz、 30KHz、10KHz 的正弦波信号。 74LS90 不仅可以用于计数，还能用于分频，一片 74LS90 可构成最大进制计数器 是十进制，若分频数大于 10，则要用两片或多片级联，级联后高位的周期即为分频 后的周期，但占空比并非 50%，这就需要用 D 触发器对分频后的方波进行整形。74LS00 是四集成与非门，在电路中起缓冲隔离的作用。CD4013 是由两个相同的、相互独立 的数据型触发器构成。每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和 Q 及 Q
方案三：用 MAX038 精密、高频波形发生器来产生方波信号，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 。 MAX038 构成的电路低失真、低漂移、外围元件少、可靠性和稳定性好，但相对于上 面的方案而言，价格会稍高一点。
波形发生电路实验报告总结
波形发生电路实验报告总结[object Object]本次实验主要目的是研究和掌握波形发生电路的基本原理和调节方法。
通过实验，我对波形发生电路的工作原理和参数调节有了更深入的了解。
在实验中，我们使用了两种常见的波形发生电路：多谐振荡电路和综合波形电路。
通过对多谐振荡电路的实验，我了解到多谐振荡电路是通过反馈网络产生多个频率的正弦波信号。
我们使用了电容、电感和电阻来构建反馈网络，并通过调节这些元件的数值来控制输出信号的频率和幅值。
实验中，我观察到当调节电容和电感的数值时，输出信号的频率和幅值会产生相应的变化。
这说明了通过调节反馈网络的元件数值可以实现对波形发生电路输出信号的调节。
在综合波形电路的实验中，我了解到综合波形电路可以通过适当的组合和调节，产生各种复杂的波形信号，如方波、三角波和锯齿波等。
我们通过将多个正弦波信号相加，并调节它们的幅值和相位差，可以合成出所需的复杂波形信号。
实验中，我观察到当改变正弦波信号的幅值和相位差时，输出信号的波形会发生相应的变化。
这说明了通过合成和调节多个正弦波信号可以实现对综合波形电路输出信号的调节。
通过本次实验，我不仅学习到了波形发生电路的工作原理和调节方法，还掌握了使用示波器进行波形观测和测量的基本技巧。
在实验中，我通过示波器对实验电路的输入和输出信号进行了观测和测量，并记录了相应的数据。
这对于分析实验结果和验证实验原理起到了重要的作用。
总体而言，本次实验使我对波形发生电路有了更深入的了解。
通过实验，我熟悉了波形发生电路的工作原理和调节方法，并学会了使用示波器进行波形观测和测量。
这对于我今后的学习和研究工作都具有重要的意义。
方波叠加模拟信号 电路
方波叠加模拟信号电路
方波是一种特殊的波形，它的特点是在等间隔的时间内，输出信号在高电平和低电平之间跳动。
叠加模拟信号电路是一种能够将多个信号叠加在一起的电路，通过调整不同信号的幅值和频率，可以达到所需的复杂波形。
在设计方波叠加模拟信号电路时，首先需要确定所需的输出波形。
方波的周期和占空比决定了其形状，可以根据需要调整这些参数。
然后，选择合适的信号发生器和运算放大器等器件，搭建电路。
在电路中，可以使用多个信号发生器产生不同频率的正弦波，通过运算放大器将它们叠加在一起。
调整各个正弦波的幅值和相位差，可以得到复杂的波形。
通过改变各个正弦波的频率和幅值，可以改变方波的周期和占空比，从而得到不同形状的方波。
在设计电路时，需要合理选择器件的参数和电路拓扑，以保证信号的准确性和稳定性。
同时，要注意电路的抗干扰能力，避免干扰信号对输出波形的影响。
方波叠加模拟信号电路是一种能够产生复杂波形的电路。
通过合理选择信号源和运算放大器等器件，并调整各个信号的幅值和相位，可以得到所需的方波形状。
设计电路时需要考虑信号的准确性、稳定性和抗干扰能力，以确保输出波形符合预期。
通过这样的电路，我们可以模拟出各种复杂的信号，为科研和工程应用提供了便利。
信号波形合成实验电路
信号波形合成实验电路（C 题）内容介绍：该项目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。
使用555电路构成基准的方波振荡信号，以74LS161实现前置分频形成10KHz 、30kHz 、50kHz 的方波信号，利用TLC04滤波器芯片获得其正弦基波分量，以TLC084实现各个信号的放大、衰减和加法功能，同时使用RC 移相电路实现信号的相位同步；使用二极管峰值包络检波电路获得正弦信号的幅度，以MSP430作为微控制器对正弦信号进行采样，并且采用段式液晶实时显示测量信号的幅度值。
1方案 1.1题目分析考虑到本设计课题需要用多个具有确定相位和幅度关系的正弦波合成非正弦周期信号，首选使用同一个信号源产生基本的方波振荡，使得后级的多个正弦波之间保持确定的相位关系。
在滤波器环节，为了生成10kHz 、30kHz 和50kHz 的正弦波，我们需要使用三个独立的滤波器，由于输入滤波器的是10kHz 、30kHz 和50kHz 的方波信号，所以可以使用带通滤波器或者低通滤波器，并且尽量维持一致的相位偏移。
从Fourier 信号分析理论看，合成 数学上可以证明此方波可表示为：)7sin 715sin 513sin 31(sin 4)( ++++=t t t t h t f ωωωωπ三角波也可以表示为：)7sin 715sin 513sin 31(sin 8)(2222 +-+-=t t t t h t f ωωωωπ由以上的数学分析可知，保持各个正弦波之间的相位和幅度的准确关系是准确合成方波和三角波的关键，为此，需要为各个频率的正弦波设计移相电路和放大电路以调节大小和相位关系。
在正弦波幅度测量与显示部分中，需要使用MCU 采集并处理信息，使用液晶显示数值。
1.2系统结构系统结构如图1所示，使用同一个方波发生器作为基准，以便实现相位同步；为补偿在分频器和滤波器中出现的相位偏移，需要后级进行相位和幅度校准。
方波信号的分解与合成
实验四 方波信号的分解与合成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。
1822年法国数学家傅里叶在研究热传导理论时提出并证明了将周期函数展开为正弦级数的原理。
奠定了傅里叶级数的理论基础、揭示了周期信号的本质，即任何周期信号（正弦信号除外）都可以看作是由无数不同频率、不同幅度的正弦波信号叠加而成的，就像物质都是由分子或者原子构成一样。
周期信号的基本单元信号是正弦谐波信号。
一、实验目的1、通过对周期方波信号进行分解，验证周期信号可以展开成正弦无穷级数的基本原理，了解周期方波信号的组成原理。
2、测量各次谐波的频率与幅度，分析方波信号的频谱。
3、观察基波与不同谐波合成时的变化规律。
4、通过方波信号合成的实验，了解数字通信中利用窄带通信系统传输数字信号（方波信号）的本质原理。
二、实验原理1、一般周期信号的正弦傅里叶级数按照傅里叶级数原理，任何周期信号在满足狄利克雷条件时都可以展开成如式2-3-1所示的无穷级数∑∑∑∞=∞=∞=+Ω+=Ω+Ω+=10110)cos(2)sin()cos(2)(n n n n n n n t n A A t n b t n a a t f ϕ （2-4-1）其中)cos(n n t n A ϕ+Ω称为周期信号的n 谐波分量，n 次谐波的频率为周期信号频率的n 倍，每一次的谐波的幅度随谐波次数的增加依次递减。
当0=n 时的谐波分量为2a （直流分量）。
当1=n 时的谐波分量为)cos(11ϕ+Ωt A （一次谐波或基波分量直流分量）。
2、一般周期信号的有限次谐波合成及其方均误差按照傅里叶级数的基本原理可知，周期信号的无穷级数展开中，各次谐波的频率按照基波信号的频率的整数倍依次递增，幅度值随谐波次数的增加依次递减，趋近于零。
因此，从信号能量分布的角度来讲，周期信号的能量主要分布在频率较低的有限次谐波分量上。
此原理在通信技术当中得到广泛应用，是通信技术的理论基础。
傅里叶分解与合成实验
波形分解的RLC串联电路
实验仪器
二 实验仪器
傅里叶分解合成仪 0.1H标准电感 十进式电容箱
实验步骤
三 实验步骤
A、方波的傅里叶分解
1、 求RLC串联电路对1KHz，3KHz，5KHz正弦波谐 振时的电容值C1、C3、C5，并与理论值进行比较。
2、将1KHz方波进行频谱分解，测量基波和n阶谐波 的相对振幅和相对相位。
结果分析
五 结果分析
通过傅里叶分解合成仪将频率为1KHz、3 KHz、5 KHz的正弦波按照一定的相位关系和振幅比进行叠加， 能够实现方波的合成。根据实验数据，可以得到以下 结论：
（1）基波上迭加谐波越多，合成波形越趋近于方波。 （2）迭加谐波越多，合成波前沿、后沿越陡直。 （3）谐波的振幅逐阶递减，阶数越高，振幅越小。 阶数越高的谐波对周期信号的形成影响越小。
一 实验原理
所谓周期性函数的傅 里叶分解就是将周期 性函数展开成直流分 量、基波和所有ｎ阶 谐波的迭加。
f(t)
h -T 0 T
-h
h
f(t) h
图1 方波
n T t n T T2
nT T2tnT
-T t
图2
一 实验原理
此方波为奇函数，它没有常数项。数学 上可以证明此方波可表示为：
f( t) 4 h (st i1 n s3 itn 1 s5 itn 1 s7 itn ) 357
实验名称
傅里叶分解与合成
姓 名： xxx 学 号： xxx 指导教师： xxx
实验原理
一 实验原理
任何具有周期为T的波函数f(t)都可以表示 为三角函数所构成的级数之和，即：
f(t)1 2a0n 1(anco ns tb nsin nt)
信号波形合成实验电路
信号波形合成实验电路（C题）摘要本系统主要基于傅里叶分解的原理，根据其逆运算将满足一定相位关系的不同频率正弦波叠加合成近似方波和一些其他波。
555振荡器产生的高频方波经分频滤波得到不同频率正弦波，再由OPA842、OPA820构成的比例放大器进行幅值调整，移相叠加后即可合成不同类型的波形。
系统中以MSP430F449单片机为主处理器利用TLC084I构成的峰值检波电路对各种频率的正弦波电压采集进行测幅并进行液晶显示。
在系统设计中由于参数设计精确科学、匹配电路设计合理、运行效率高，各部分电路采用有源工作，分频、滤波、调幅、移相、信号合成均效果很好，系统具有较强的抗干扰能力和稳定性，这也是本系统的特色。
关键字：OPA842 OPA820 TLC084I MSP430F449 方波信号合成1 方案论证与比较由设计要求可知系统需要方波振荡器、分频器、选频滤波电路、移相器，和加法器。
对于各个环节方案选择如下：1.1方波振荡器方案一由UA741放大电路外接若干电阻，电容和二极管形成方波振荡电路。
此方案硬件电路复杂，可靠性差。
方案二用MAX0832集成芯片产生所需方波，可靠性好，稳定性好，但是经济价值过高。
方案三用NE555时基电路构成的多谐振荡器产生方波，电路简单，参数易于计算，经济合理。
综合上述本系统选用方案三作为方波振荡电路。
1.2分频器方案一利用单片机实现分频，占用CPU过多，单片机信号的复制要求较大。
方案二利用由D触发器构成的约翰逊计数器进行同步计数分频，电路简单经济，但是分频倍率为2n。
方案三利用74LS161计数器进行分频，分频电路简单，经济合理，符合系统要求。
本系统中选用第三种方案1.3选频滤波电路方案一双T型RC选频网络，选频效果好，参数不易设置。
方案二串联谐振电容选频电路，电路简单，选频效果不太好方案三采用有源滤波，此方案幅值衰减可以减小，其阻抗特性易于匹配。
1.4调幅电路方案一采用电位器降压，此方案电路简单经济，但对于多环节系统影响较大。
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。
实验二-方波信号的分解与合成及相位、幅度对波形合成的影响
实验二 方波信号的分解与合成及相位、幅度对波形合成的影响（4学时）一 、实验目的1 、通过观察方波信号的分解与合成过程，理解利用傅利叶级数进行信号频谱分析的方法。
2 、了解频率失真和相位失真对方波信号合成波形的影响。
3、 加深理解相位对波形合成中的作用。
4、 加深理解幅值对波形合成的作用。
二 、实验内容1、通过观察方波信号的分解与合成过程，进一步理解信号的频谱分析方法。
2、了解频率失真和相位失真对方波信号合成波形的影响。
3、加深理解相位对波形合成中的作用。
4、加深理解幅值对波形合成的作用。
三、实验原理说明2．1电信号的分解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分，每一频率成分的幅度均趋向无限小。
如图4－1所示方波信号的傅里叶级数展开式为 )5sin 513sin 31(sin 4)( +++=t t t A t f ωωωπ （2－1） 其中Tπω2=为方波信号的角频率。
图2－1 方波信号由式（2－1）可知，方波信号中只含奇次谐波的正弦分量。
通过一选频网络可以将方波信号中所包含的各次谐波分量提取出来。
本实验采用有源带通滤波器作为选频网络，共5路。
各带通滤波器的B W ＝2Hz ，如图2－2所示。
图2－2带通滤波器 u iu 5u 4 u 3 300Hz 400Hz500Hz将被测信号加到选频网络上，从每一带通滤波器的输出端可以用示波器观察到相应频率的谐波分量。
本实验采用的被测信号为100Hz 的方波，通过各滤波器后，可观察到1、3、5次谐波，如图2－3。
而2、4次谐波在理想情况下应该无输出信号，但实际上方波可能有少量失真以及受滤波器本身滤波特性的限制而使偶次谐波分量未能达到理想的情况。
方波激励方波基波方波三次谐波方波五次谐波图2－3 方波的1、2、3次谐波实验电路图2．2．1电路框图图2-4电路框图 由双运放LM324组成带通滤波电路（B W 约2Hz ）和射随器；三极管9013组成移相电路，起到相位补偿的作用。
如何进行电路的信号合成和分析
如何进行电路的信号合成和分析在电子技术领域，信号合成和分析是非常重要的技术。
通过合成不同的信号，我们可以实现电路的各种功能；而通过分析信号，我们可以了解电路的性能以及可能存在的问题。
本文将介绍如何进行电路的信号合成和分析。
一、信号合成信号合成是将不同的信号组合成一个完整的信号的过程。
通过合成不同频率、振幅和相位等参数的信号，我们可以实现各种电路的功能。
以下是一些常用的信号合成方法：1. 正弦波合成：正弦波是一种基本的周期信号，可以通过变换其频率、振幅和相位来合成不同的信号。
在电子电路中，正弦波合成常用于产生音频信号、交流电源等。
2. 方波合成：方波是一种具有等占空比的脉冲信号。
通过调节脉冲宽度和频率，可以合成各种需要的方波信号，如脉冲宽度调制（PWM）信号。
3. 脉冲合成：脉冲信号可以通过调节脉冲宽度、频率和幅值来合成。
脉冲信号广泛应用于数字电路、通信系统等领域。
4. 合波器合成：合波器可以将多个输入信号进行线性加权合成，输出为一个信号。
这种合成方法广泛应用于混音器、音频处理等领域。
二、信号分析信号分析是对电路中的信号进行分析和评估，以了解电路的性能和可能存在的问题。
以下是一些常用的信号分析方法：1. 频谱分析：频谱分析是对信号的频率成分进行分析的方法。
通过使用频谱仪或傅里叶变换等工具，可以将信号分解为不同频率的分量，了解信号的频率特性。
2. 时域分析：时域分析是对信号的时间变化进行分析的方法。
常用的时域分析工具包括示波器和数字存储示波器，通过观察信号在时间上的波形变化，可以了解信号的幅度、频率和相位等特性。
3. 调制分析：调制分析是对调制信号及其载波信号进行分析的方法。
通过分析调制信号的频谱和幅度调制比等参数，可以了解调制信号的调制程度以及可能存在的失真问题。
4. 频率响应分析：频率响应分析是对电路的频率特性进行分析的方法。
通过输入不同频率的信号，并测量输出信号的幅度和相位等参数，可以绘制出电路的频率响应曲线，了解电路的放大或衰减特性。
方波信号合成与分解
方波信号合成与分解一、方波信号的定义与特点方波信号是一种周期性的非正弦波形信号，其波形为由高电平和低电平构成的矩形脉冲，具有以下特点：1. 周期性：方波信号是一种周期性信号，其周期为T，即高电平和低电平的时间之和。
2. 对称性：在一个周期内，方波信号的高电平和低电平时间相等，即具有对称性。
3. 傅里叶级数展开：根据傅里叶级数展开定理，任意一个周期为T的方波信号都可以表示为正弦函数的无穷级数。
二、方波信号合成1. 正弦函数合成法根据傅里叶级数展开定理，任意一个周期为T的方波信号都可以表示为正弦函数的无穷级数。
具体地说，在一个周期内，将矩形脉冲拆分成若干个相同宽度的小矩形脉冲，并将每个小矩形脉冲看作一个单位阶跃函数。
然后将单位阶跃函数用正弦函数展开，并将所有正弦函数加起来即可得到原始方波信号。
2. 方波滤波器法方波滤波器是一种特殊的电路，可以将正弦波转换成方波信号。
具体地说，方波滤波器由一个RC电路和一个比较器组成。
当输入正弦波信号经过RC电路后，输出的信号会变成一个带有衰减的矩形脉冲。
然后将这个带有衰减的矩形脉冲输入比较器中进行比较，即可得到原始方波信号。
三、方波信号分解1. 正弦函数分解法根据傅里叶级数展开定理，任意一个周期为T的方波信号都可以表示为正弦函数的无穷级数。
因此，可以将原始方波信号分解成若干个正弦函数之和。
具体地说，在一个周期内，将矩形脉冲拆分成若干个相同宽度的小矩形脉冲，并将每个小矩形脉冲看作一个单位阶跃函数。
然后将单位阶跃函数用正弦函数展开，并逐一提取每个正弦函数的系数即可得到原始方波信号的正弦函数分解式。
2. 小波变换法小波变换是一种新型的时频分析方法，可以对信号进行局部分析。
具体地说，可以将原始方波信号进行小波变换，得到一系列小波系数。
然后根据小波系数的大小和位置，可以将原始方波信号分解成若干个不同频率和不同时间范围的小波分量。
四、方波信号应用1. 通讯系统在数字通讯系统中，方波信号常用于表示数字信息。
方波发生电路实验报告
东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电工电子实验第1次实验实验名称：波形发生分解与合成院（系）：吴健雄学院专业：高等理工班姓名：学号：实验室: 实验组别：同组人员：无实验时间：2013年8月24日评定成绩：审阅教师：一、实验内容要求基本要求：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。
提高要求：⏹设计5次谐波滤波器及移相电路，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。
创新要求：⏹用类似方式合成其他周期信号，如三角波、锯齿波等二、实验内容要求1.方波发生器图1：方波发生电路图1中的方波发生电路，利用迟滞比较器基础上，把输出电压经电阻电容反馈到集成运放的反相端，然后在运放的输出端使用两个稳压管组成的双向限幅电路，得到较理想的1kHz方波。
2.滤波器设计滤波器主要使用软件FilerPro，采用贝塞尔三级滤波结构，提取基波、三次谐波、五次谐波的设计电路如图2，图3，图4所示。
图2：提取基波的滤波器设计图3：提取3次谐波的滤波器设计图4：提取5次谐波的滤波器设计3. 移项电路设计按照要求应该是将分离的基波、三次谐波和五次谐波用加法器相加，但是由于在滤波的过程中对原来的波形可能会有相位的偏差，因此在相加之前需要对他们进行移项。
移项电路有以下两种选择。
图5：3311out in U j CR U j CR ωω-=+图6：3311out in U j CR U j CR ωω-+=+ 通过调节电路的参数可以进行相位的具体调节。
4. 加法电路设计在通过移项电路将各个波形相位调节一致之后，通过简单的反相加法器就能得到最后的合成信号图7：反相加法器三、模拟电路调试a)方波发生器模拟得到的方波幅值较低，我们计划在具体搭试时加一级放大器，将其放大至设计要求的5V。
方波的合成与分解
1综合性实验报告题目：方波的合成与分解实验课程：信号与系统学号：姓名：班级：12自动化2班指导教师：方波的分解与合成一、实验类型综合性实验二、实验目的和要求1．观察方波信号的分解。
2．用同时分析法观测方波信号的频谱，并与方波的傅利叶级数各项的频率与系数作比较。
3．掌握带通滤波器的有关特性测试方法。
4．观测基波和其谐波的合成。
三、实验条件实验仪器1．20M 双踪示波器一台。
2．信号与系统实验箱。
四、实验原理1. 信号的频谱与测量信号的时域特性和频域特性是对信号的两种不同的描述方式。
对于一个时域的周期信号)t (f ，只要满足狄利克莱(Dirichlet)条件，就可以将其展开成三角形式或指数形式的傅里叶级数。
例如，对于一个周期为T 的时域周期信号)t (f ，可以用三角形式的傅里叶级数求出它的各次分量，在区间)1,1(T t t +内表示为：)sin cos 1(0)(t n nb t n n n a a t f Ω+Ω∑∞=+=即将信号分解成直流分量及许多余弦分量和正弦分量，研究其频谱分布情况。
AA（c）图7-1 信号的时域特性和频域特性信号的时域特性与频域特性之间有着密切的内在联系，这种联系可以用图7-1来形象地表示。
其中图7-1(a)是信号在幅度--时间--频率三维座标系统中的图形；图7-1(b)是信号在幅度--时间座标系统中的图形即波形图；把周期信号分解得到的各次谐波分量按频率的高低排列，就可以得到频谱图。
反映各频率分量幅度的频谱称为振幅频谱。
图7-1(c)是信号在幅度--频率座标系统中的图形即振幅频谱图。
反映各分量相位的频谱称为相位频谱。
在本实验中只研究信号振幅频谱。
周期信号的振幅频谱有三个性质：离散性、谐波性、收敛性。
测量时利用了这些性质。
从振幅频谱图上，可以直观地看出各频率分量所占的比重。
测量方法有同时分析法和顺序分析法。
同时分析法的基本工作原理是利用多个滤波器，把它们的中心频率分别调到被测信号的各个频率分量上。
方波合成课设报告
中南民族大学电子技术课程设计报告题目方波合成实验电路学院计算机科学学院专业自动化年级 2010 姓名学号指导教师2012 年 6 月20 日指导教师评语：总分：指导教师签名：任务书设计题目：方波合成实验电路学生姓名：学号：专业班级：自动化（4）班一、设计条件1．可选元件（1）选题规定的“可选、限选元件”（2）电阻、电容、电感、电位器等，按需使用（3）自备元件2．可用仪器万用表，示波器，交流毫伏表，信号发生器，直流稳压电源二、设计任务及要求1．设计任务根据技术要求和已知条件，完成选题电路的设计、装配与调试。
2．设计要求（1）选题规定的“设计内容和要求”；（2）选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。
包括：计算电路元件参数、选择元件、画出总体电路原理图；（3）用软件仿真整体或部分核心实验电路，得出适当结果；（4）装配、调试作品，按规定格式写出课程设计报告书。
三、时间安排1．第11周：布置设计任务，讲解设计要求、实施计划、设计报告等要求，完成选题。
2．第12～13周：资料查阅，方案设计，模拟仿真，领取元件，开始实际制作。
3．第14～16周：分散开展实际制作及调试。
4．第17周：集中制作与调试，作品检查、评价、验收，撰写设计报告。
5．第18周：集中检查验收、答辩，提交设计报告。
指导教师签名： 2012 年 06 月 20 日目录第一章原理及主要元件介绍一、正弦波振荡电路的原理----------------------------------------------------------------------------------2二、NE5532的介绍-------------------------------------------------------------------------------------------- 5LM358的介绍UA741的介绍第二章正弦波发生电路一、两种正弦波发生电路的比较--------------------------------------------------------------------------10 第三章方波合成一、加法电路--------------------------------------------------------------------------------------------------11 第四章总结一、实验总结--------------------------------------------------------------------------------------------------12二、致谢--------------------------------------------------------------------------------------------------------12三、参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------12四、附录--------------------------------------------------------------------------------------------------------12摘要课程设计的任务是由直流稳压电源供电，由10kHz、30kHz、50kHz正弦波，合成近似方波。
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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AbstractMission 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目录第一章系统方案比较 (1)一、方波振荡电路及滤波电路方案论证 (1)二、移相电路方案论证 (1)第二章 555定时器设计 (3)一、555芯片介绍 (3)二、振荡器设计 (3)第三章分频电路的设计与分析 (4)一、CD4017介绍 (4)二、CD4013介绍 (5)三、分频电路设计 (6)第四章滤波电路 (7)一、滤波技术简介 (7)二、NE5532芯片介绍 (10)三、滤波电路设计 (11)第五章移相电路 (13)一、移相技术简介 (14)二、移相电路设计 (15)第六章放大及加法电路 (16)第七章总结与展望 (18)致谢 (19)参考文献 (19)附录一 (20)附录二 (20)附录三 (23)第一章 系统方案比较一 、方波振荡电路及滤波电路方案论证方案一：用555定时器构成多谐振荡器产生300KHz 方波，或者用MSP430单片机自带定时器产生300KHz 方波，然后通过数字分频电路分出10KHz ，30KHz 及50KHz 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、三角波的合成。
方案二：用多个555定时器构成的多谐振荡器产生分别10KHz ，30KHz ，50KHz 的方波，然后用低通滤波电路分别把各自的基波提取出来，产生10KHz ，30KHz ，50KHz 正弦波，但是这样的正弦波相位关系不确定，不能用于合成方波三角波。
方案三：CPLD 可编程逻辑器分别产生10KHz ，30KHz ，50KHz 方波，并且三种方波之间存在明确的相位关系，然后用巴特沃斯低通滤波器将10KHz 与30KHz 的基波提取出来，即产生10KHz ，30KHz 的正弦波，又因为所选用的巴特沃斯低通滤波器TLC04的截止频率达不到50KHz ，所以50KHZ 正弦波的提取采用了带通滤波器。
这样就可以产生出三种正弦波，在经过移相电路将三种波形的相位差调节为0度，在通过运算放大电路使其幅度达到所需的要求，然后再将这三种有明确相位关系的正弦波通过加法器相加，即可得到所需的方波了。
由于555定时器多谐振荡器构造简单，频率稳定，所以选择方案一。
二、移相电路方案论证方案一：用RC 构成一级移相电路，该电路优点是电路结构简单，缺点是在调节相位时，移相角度不大于90度，而且波形幅度的幅度发生变化，特别是移相角度不大于90度不能满足实际需要。
RC 一级移相电路图1 RC 一级移相电路如图为RC 滞后型移相网络，θ<==∙∙∙∙*||12A v v A ，012f f tg --=<πθ，其中RCf π210=。
即调节R 或C ，可以使网络产生0-90°的相移。
[2]方案二：用RC 构成多级移相电路，该电路结构符合相位移位的需求，可以在0-180°范围内调节相移，但是波形会发生严重衰减。
方案三：利用全通滤波电路来构成移相电路，该电路可以在0-180°范围内调节相位，且幅度基本不变化。
图2 二阶全通滤波电路jwRC jwRC A u +--=∙11，012,1||f f tg A -∙-==πθ，其中RC f π210=。
由此可以看出，二阶全通滤波电路可以产生0-180°相移。
[2]方案四：在分频电路末端使用CD4013D 触发器对方波进行移相然后再进行滤波生成正弦波。
RC 移相电路构造简单但生成波形会有较大失真。
全通滤波电路可以进行在0-180°范围内调节相位，波形失真较小且幅度基本不变化，但构造复杂。