信号波形发生与合成
信号波形合成实验电路的设计与制作
摘要:任何电信号都是由不同频率、幅值、初相的正弦波叠加而成的。
本方案设计了一个信号波形的合成电路，通过方波振荡器产生的一定频率的方波，经分频，滤波后得到按傅里叶级数展开的基波和3次、5次谐波，经移相后将其中的基波与多次谐波相叠加后模拟合成方波。
本方案采用了大量TI 公司的芯片例如CD4046、CD4018、MSP430F149、OPA820等。
关键词:CD4046CD4018MSP430F149OPA820基波谐波方波1方案设计1.1系统分析系统设计框图如图1所示。
图1系统分析该系统主要由方波振荡电路、分频滤波电路、移相电路、加法电路及幅值测量显示电路组成。
由方波振荡电路产生150KHZ 方波，经分频分别得到10KHZ、30KHZ 和50KHZ 的方波，通过滤波得到10KHZ、30KHZ 和50KHZ正弦波。
正弦波经移相后由加法电路叠加生成合成信号，同时由幅值测量显示电路显示对应正弦波的幅值。
1.2系统设计与理论计算振荡电路振荡电路如图2所示。
该模块主要由锁相环CD4046构成的电路来实现。
要产生频率为10kHz 和30kHz，幅度为6V 和2V 的正弦波信号，则输入信号幅度必须大于6V，锁相环锁定在30KHZ附近。
图2振荡电路CD4046是通用的CMOS 锁相环集成电路，其锁相环采用的是RC 型压控振荡器。
当9脚输入端输入5V 电源时，电路即起基本方波振荡器的作用。
振荡器的充、放电电容C 1接在6脚与7脚之间，调节电阻R2的阻值即可调整振荡器振荡频率，振荡方波从4脚输出。
f 0=1/8*C 1*((V 1-V GS )R 1+(V DD -2*V TP )R 2)其中V 1是9脚的输入电压，V GS 是锁相环内部MOS 管的栅-源极压降，V TP 是栅极的开启阈值电压，V DD 是工作电压。
当C 1=103Pf，R 1=100k 时，振荡频率变化范围为80-150KH Z 。
分频电路CD4018是一个高电压型可预置1/N 计数分频器，固定可编程2，3，4，5，6，7，8，9，10分频。
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。
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。
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
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。
Matlab中的波形生成和合成技术介绍
Matlab中的波形生成和合成技术介绍引言：波形生成和合成技术在现代信号处理领域占据着重要的地位，它们在音频、通信、雷达、图像处理等领域中得到广泛应用。
Matlab作为一种强大的数值计算软件，提供了丰富的工具和函数，使得波形生成和合成变得更加简便和高效。
本文将带您了解Matlab中的波形生成和合成技术，包括信号函数生成、波形叠加合成和波形调制等内容。
一、信号函数生成：在Matlab中，我们可以使用各种函数生成不同类型的信号波形。
常见的信号函数有正弦函数、方波函数、脉冲函数等。
以正弦函数为例，我们可以使用以下代码生成正弦波形：```matlabt = 0:0.001:1; % 时间范围为0到1秒，采样间隔为0.001秒f = 200; % 信号频率为200Hzy = sin(2*pi*f*t); % 生成正弦波形% 绘制波形图plot(t, y);xlabel('时间（秒）');ylabel('幅度');title('正弦波形');```通过调整时间范围、信号频率和采样间隔等参数，我们可以生成不同频率和时长的正弦波形。
同样的方法也适用于其他类型的信号函数生成。
二、波形叠加合成：波形的叠加合成是一种常见的信号处理技术，它可以在一定条件下将多个信号波形叠加到一起，形成新的波形。
在Matlab中，我们可以使用`+`运算符实现波形叠加合成。
例如，我们想将两个正弦波形叠加到一起：```matlabt = 0:0.001:1; % 时间范围为0到1秒，采样间隔为0.001秒f1 = 200; % 第一个信号频率为200Hzf2 = 300; % 第二个信号频率为300Hzy1 = sin(2*pi*f1*t); % 生成第一个正弦波形y2 = sin(2*pi*f2*t); % 生成第二个正弦波形y = y1 + y2; % 将两个波形叠加合成% 绘制波形图plot(t, y);xlabel('时间（秒）');ylabel('幅度');title('叠加波形');```通过叠加多个信号波形，我们可以得到更加复杂和丰富的波形效果。
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
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。
信号的波形分析与合成
武汉大学教学实验报告电子信息学院通信工程专业 2015年10月7日实验名称 Wav信号的波形分析与合成指导教师姓名年级学号成绩3.时变音的短时频谱分析代码如下：load chirplen=length(y);fori=1:floor(len/1024)seg=y((i1)*1024+1:i*1024);figure('numbertitle','off','name',['frame',num2str(i)]); plot(linspace(-pi,pi,1024),fftshift(abs(fft(seg))));end实验结果如下：4.分别录制男生和女生发元音“a”的声音，通过对音频文件的频谱分析对比两者的差异，并进行合理的解释。
⑴.通过以下程序录制男生女生声音%录制声音并播放title('FFT的幅频特性')subplot(2,1,2)plot(linspace(-pi,pi,2048),fftshift(abs(YR2048))) %FFT的幅频特性FFTSHIFTtitle('FFT后幅频特性的fftshift')%fs=1024YR1024=fft(yr,1024);figure('numbertitle','off','name','1024点FFT');subplot(2,1,1)plot(linspace(-pi,pi,1024),abs(YR1024)) %FFT的幅频特性title('FFT的幅频特性')subplot(2,1,2)plot(linspace(-pi,pi,1024),fftshift(abs(YR1024))) %FFT的幅频特性的FFTSHIFTtitle('FFT后幅频特性的fftshift')图形如下：①．1024点FFT②．2048点FFT%反变换，结果应与原始信号相同yr1024=100*real(ifft(YR1024));figure('numbertitle','off','name',' 1024点fft的反变换');图形如下：plot(linspace(-pi,pi,1024),abs(YR1024)) %FFT的幅频特性title('FFT的幅频特性')subplot(2,1,2)plot(linspace(-pi,pi,1024),fftshift(abs(YR1024))) %FFT的幅频特性的FFTSHIFTtitle('FFT后幅频特性的fftshift')图形如下：①．1024点FFT②.2048点FFT%反变换，结果应与原始信号相同yr1024=100*real(ifft(YR1024));figure('numbertitle','off','name',' 1024点fft的反变换'); subplot(2,1,1);plot(yr1024)title(' 1024点fft的反变换')subplot(2,1,2);plot(yr);title('原信号');%重构寻找幅度最大的正弦分量[maxpeak,peaki]=max(abs(YR1024(1:512)));MAXSIN=zeros(1,1024);MAXSIN(peaki)=maxpeak;MAXSIN(1026-peaki)=maxpeak;maxsin=100*ifft(MAXSIN);figure('numbertitle','off','name',’用最大正弦分量重构信号’); subplot(2,1,1)plot(maxsin);title('重构的信号');subplot(2,1,2);plot(yr1024);title('原始信号');%试听wavplay(yr1024,fs);wavplay(maxsin,fs);图形如下：5. 实验结论⑴.女声比男声听上去高，因为女性的声带比较细，女声比男声的基频高，基频决定了你听到的声音音调的高低，男声基频在50HZ到180HZ之间，女声基频在160HZ到380HZ之间。
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。
信号波形合成实验报告
信号波形分解实验电路之五兆芳芳创作摘要：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，丈量显示电路.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组成的电路，将产生的10KHz 和30KHz 正弦信号作为基波和三次谐波，分解一个波形幅度为5V、近似于方波的波形.振荡电路采取晶振自振荡并与74LS04 结合，产生6MHz 的方波源.分频电路采取74HC164与74HC74分频出固定频率的方波，作为波形分解的根本.滤波采取TI公司的运放LC084，辨别设置各波形的滤波电路.移相电路主要处理在滤波进程中相位的偏差，避免对波形的分解结果造成影响.关头词：方波振荡电路分频与滤波移相电路加法器Experimental waveform synthesis circuit Abstract：The design consists of a square wave oscillator circuit, divider circuit, filtercircuit, phase shift circuits, addition circuits, measurement display circuit. Subject ofthe request of the point frequency of the various parameters of processing, productionof a phase shifter circuit consisting of adders, will have the 10KHz and 30KHzsinusoidal signal as the fundamentaland third harmonic, synthesis of a waveamplitude 5V, similar to square wave waveform. Since the oscillating crystaloscillation circuit combined with the 74LS04 to produce a square wave source 6MHz.Frequency circuit 74HC164 and the 74HC74 divider out of a fixed frequency squarewave, 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 processingphase in the filtering process deviations, to avoid prejudicing the outcome of thewaveform synthesis.Keywords：Square-wave oscillator circuit Frequency and filter Phase-shiftingcircuit1.课题技巧指标1.1 根本要求对一个特定频率的方波进行变换并产生多个不合频率的正弦信号，再将这些正弦信号分解为近似方波.设计制作一个特定频率的方波产生器，并在这个方波上进行需要的信号转换，辨别产生10KHz、30KHz和50KHz 的正弦波，然后对这三个正弦波进行频率分解，分解后产生目标信号为10KHz近似方波(如下图).1.2 附加要求利用方波产生器进行信号转换后的10KHz、30KHz和50KHz的正弦波进行频率分解，分解后产生目标信号为10KHz近似三角波.2.系统设计2.1 设计任务设计制作一个电路，能够产生多个不合频率的正弦信号，并将这些信号再分解为近似方波和其他信号.电路示意图如图1 所示：2.2 系统框图3.1 信号产生器电路计划一：数控振荡器（NCO）产生时间离散和幅度离散的正弦信号和余弦信号，在模拟调制中，利用NCO 可以直接产生调频信号（FM），虽然结合FPGA 可以完成调频信号的输出，但是数控振荡器（NCO）的平台搭建需要时间.计划二：采取非门与晶振组分解形成正反应电路产生正反振荡，其中采取的6MHZ 的晶振是起滤波作用.只有6MHZ 频率的脉冲信号容易通过该正反应电路，其它频率的信号被抑制.故电路表示为只有6MHZ 的方波信号.该电路输出稳定，容易搭建.计划三：锁相环CD4046.CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，具有电源电压规模宽（为3V－18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小的特点.产生的方波信号频率满足设计需要，并且波形理想.故本设计采取该办法实现方波振荡电路.综上，选取计划二.计划一：采取单片机与FPGA 结合，省去许多分立的逻辑集成电路，使电路的集成性和可靠性大大提高.另编程复杂容易实现，且容易实现并可以产生固定频率的波形，并省去分频电路，是电路简化.但是FPGA 平台的搭建占用时间太长，倒霉于实现.计划二：分频电路采取逻辑元件74164、7474、7404搭建而成.电路如下图所示：振荡电路所产生的频率为6MHz 的方波送到74164组成10分频电路，输出频率为600KHz 的方波.频率为600KHz 的方波再经74164组成10 分频，输出频率为60KHz、占空比50%的方波.频率为600KHz 的方波再经7416412分频，得到频率为50KHz、占空比50%的方波.同时60KHz 的方波经过7474二分频输出30kHz、占空比50%的方波.60KHz再经74164六分频得到10KHz 的信号分频电路如下图所示.采取计划二.计划一：采取LC 或RC 无源滤波，电路图如图6 所示，电路复杂，参数易于计较.但滤波效果差，而本题目只要给指定频率的波形滤波，并且达不到题设要求.可以按照中心频率公式：来匹配R、C 的参数.图6 无源RC 低通滤波器计划二：采取TI 公司提供的TLC084运算缩小器，搭建一个带通有源滤波器电路图如图7 所示采取计划二.信号经滤波后得到完整的正弦波.调幅电路采取运放组成的反相输入比例放大器.电路如下图11 所示.比例缩小器的主要作用是调节基波、3 次波和5 次波的峰峰值.相关环节电路原理相同.为了产生包含10kHz 为基波、30kHz 为3 次波和50kHz 为5 次波分解一个近似方波，采取运放组成的信号调幅、叠加电路.波形幅度为5V，调幅、加法电路如下图所示.调幅、加法电路当R = 2 R = 3 R = F R 时，就是三个信号的叠加.对与分解方波，加法起的运算为对与分解三角波，加法起的运算为为了得到三角波，需要把30kHz 的3 次波和50kHz 的5 次波进行反相.反相器用运放组成的反相端输入的1：1 比例缩小器来实现.采取TL084运算缩小器搭建一个反相电路如下图经过计划比较与论证，最终确定的系统组成框图如图16 所示.其中利用晶振、74LS04 产生振荡方波，74LS390 和CD4566 进行分频，取得题目中所要求的各频率信号.滤波器电路辨别对10K、30K、50K 设计相应的参数电路，利用TL084搭建有源滤波器.整体电路见附录1.5. 系统测试结果5.1、测试仪器与设备表4.1.1 测试用仪器与设备仪器名称型号数量双通道数字示波器DS1022C1分解信号产生器NDY-EE14101数字万用表TY3601直流稳压电源DF1731SC2A1计较机联想PC 机15.2、系统试验结果5.2.2 基波10KHz、丈量峰峰值6±0.01V 实测波形图19 基波10KHz、丈量峰峰值6±0.01V 实测波形195.2.3 三次波30KHz、丈量峰峰值2±0.01V 实测波形如图20图20 三次波30KHz、丈量峰峰值2±0.01V 实测波形5.2.4 五次波50KHz、丈量峰峰值1.2±0.03V 实测波形如图21图21 五次波50KHz、丈量峰峰值1.2±0.03V 实测波形5.2.5 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值2V 叠加后实测波形如图22图22 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值2V叠加后实测波形5.2.5 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值2V 及五次波50KHz、丈量峰峰值1.2V 叠加后实测波形图23 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值2V 及五次波50KHz、丈量峰峰值1.2V 叠加后实测波形相减及五次波50KHz、丈量峰峰值0.24V 叠加后实测波形.相减及五次波50KHz、丈量峰峰值0.24V 叠加后实测波形.经过测试阐发测试根本都达到了要求,10K与30K的分频滤波比较理想但也存在一些误差如频率不是很稳定振幅不敷精确等尤其是在多阶滤波部分存在许多搅扰在硬件搭接时要尽量削减信号成分电路导线的介入这样会是波形产生衰减便利于后续部分的测试.在这个部分如果采取集成芯片会大大下降误差提高精准度与稳定性.为了增强可调性最好采取滑动变阻器与可调电阻.运放TL0842只计数器741644只反相器74041只触发器74741只硅晶体6MHz1只电位器51k6只导线若干电阻若干双通道数字示波器DS1022C1分解信号产生器NDY-EE14101数字万用表TY3601直流稳压电源DF1731SC2A1计较机联想PC 机1第一次做控制类型的题目开始着手时没有头绪很大一部分需要从网上获得资料从同学那里也得到了良多的帮忙.在确定了各个模块的电路设计后调试的进程中又遇到了良多麻烦波形的幅值不敷频率不稳定等.从后来的测试中总结了良多经验.本次设计的信号波形分解实验电路完成了根本部分和阐扬部分的要求.本设计主要让我们掌握了信号产生电路的设计办法掌握了信号分解电路的设计办法.当然调试的时候也是一个重点让我们收获良多这其中就分硬件和软件两部分硬件需要我们注意电路设计问题对电路进行不竭地调试与改良.软件调试方面这其中包含程序的编写查验.所以一次好的设计不单要学习根本知识并且要注意各方面的细节.这次设计使我们各方面都得到了一定的锻炼.参考文献：4．高不祥，黄智伟，丁文霞. 数字电子技巧[M]. 北京：电子产业出版社，2003年，第1版5. 邹其洪黄智伟高嵩.电工电子实验与计较机仿真[M].北京：电子产业出版社，2003年，第1版。
实验四--信号的产生、分解与合成
实验四信号的产生、分解与合成【实验内容】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（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. 其他部分用类似方式合成其他周期信号，如三角波、锯齿波等。
【实验目的】1.掌握方波信号产生的基本原理和基本分析方法，电路参数的计算方法，各参数对电路性能的影响；2. 掌握滤波器的基本原理、设计方法及参数选择；3. 了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。
4. 系统、综合地应用已学到的电路、电子电路基础等知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim 和FilterPro 等软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。
5. 掌握多级电路的安装调试技巧，掌握常用的频率测量方法。
6. 本实验三人一组，每人完成一个功能电路，发挥团队合作优势，完成实验要求。
【报告要求】1. 根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。
（写出理论推导，不能只有图） 非正弦周期信号可以通过Fourier 分解成直流、基波以及与基波成自然倍数的高次谐波的叠加。
本实验需要设计一个高精度的带通滤波器和移相器，组成选频网络，实现方波Fourier 分解的原理性实验，实现方波合成的原理性实验。
简易波形分解与合成由下述四个部分功能电路—周期信号产生电路、波形分解电路（滤波器）、相位调节、幅值调节与合成电路组成。
1. 非正弦周期信号的分解与合成对某非正弦周期信号()f t ，其周期为T ，频率为f ，则可以分解为无穷项谐波之和，即：000112()sin()sin(2)n n n n n n nf t c c t c c f t T πϕπϕ∞∞===++=++∑∑上式表明，各次谐波的频率分别是基波频率0f 的整数倍。
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。
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信号波形发生与合成摘要本实验设计验证制作一个电路，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。
本实验使用了集成运放TL081A产生幅值为5V，频率为1kHz的方波，再利用有源低通滤波器电路进行滤波，得到幅度峰峰值为12V，频率为1kHz的正弦基波分量，同时，利用有源带通滤波器可得到幅度峰峰值为4V，频率为3kHz的正弦三次谐波分量。
再用移相电路对正弦基波分量进行相位调节，最后用加法器电路将移相后的基波和三次谐波相加合成近似方波信号，近似方波信号幅度为5V。
所有误差幅度要求小于等于5%。
关键词：方波发生电路、幅值、有源低通滤波电路、有源带通滤波电路、峰峰值、移相电路、加法器一、设计选题 1. 题目设计：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。
系统框图如图1所示。
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图1 系统框图2. 实验要求：（1）实验1—矩形波发生电路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%，方波波形幅度为5V ，幅度误差小于5%。
2、矩形波发生电路输出阻抗o r =50 Ω。
3、使用示波器测量矩形波的上升时间和下降时间，用数学表达式表达输出的矩形波信号。
（2）实验2—滤波分频电路1、矩形波发生电路产生的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。
2、其中基波产生采用低通滤波器，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、其中三次谐波产生采用带通滤波器，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、使用示波器观察基波和三次谐波的波形，测量基波和三次谐波的延迟时间大小。
（3）实验3—移相器电路1、设计并制作一组移相电路，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（4）实验4—加法器电路1、设计并制作加法器将3中移相器输出的基波与三次谐波相加，合成近似正弦波，波形幅度为5V ，误差不大于0.5V 。
合成波形的形状如图3所示。
图3 利用基波和3次谐波合成的近似方波二、方案设计与论证根据选题要求，使用方波发生电路产生防波信号，滤波后得到的信号可由傅里叶变换得到...)5sin 513sin 31(sin 4)(+++=wt wt wt At f π所以经由滤波器产生的基波信号和三次谐波信号频率分别为1kHz 和3kHz ，基波幅值也应为三次谐波幅值的三倍。
另外，基波和三次谐波合成之前要先对基波信号进行移相处理，之后再用加法电路叠加成近似方波。
原理框图见图3。
图3 原理框图矩形波发生电路低通滤波电路 带通滤波电路移相器加法电路基波 三次谐波合成波1.矩形波发生电路方案设计本实验中的方波发生电路是后续对信号处理的基础，对频率准确度和稳定度的要求比较高。
方案一：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。
该电路结构简单，性能稳定，主要的限制因素在于比较器的速度。
结合适当的RC 参数，可达到1KHZ的振荡频率。
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。
方案三：555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。
本实验选择方案一，因为方案三电路简单，产生的矩形波稳定性较好。
2.滤波电路方案设计方案一：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（巴特沃斯滤波器），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。
方案一成本过高，而方案二用集成运放和RC网络组成的二阶有源滤波器电路较简单且幅频响应更完美，具有较好的滤波效果。
所以选择方案二。
3. 移相器方案设计移相器的目的在于，将1kHz的基波正弦信号进行相移，使基波与三期谐波能正确合成近似方波。
方案一：采用无源RC移相网络。
该方案电路简单，可以完成移相，但是通过移相网络后信号有衰减，而且在调节相移的同时，信号的幅度也会发生变化，需要在后级再加入放大器进行补偿，增加了系统的复杂性。
方案二：采用有源RC移相电路，通过合理的设计，可以达到信号的幅度增益恒定为1且相位可调的效果。
本系统中采用方案二进行移相电路的设计。
4. 加法器方案设计运用反相求和运算电路。
方波信号经滤波和移相后，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。
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。
三、理论分析与计算 1. 矩形波发生电路因为要求产生震荡，即要求输出的两种状态自动的相互转换，所以在电路中必须要引入反馈；又因为输出的状态要产生周期性变化，所以需要有延迟环节。
所以选择RC 回路，既作为延迟又作为反馈。
电路的震荡周期：)21ln(2213R R C R T += 根据实验要求，f=1kHz ，取C=10nF ，R1=R2=5.1k Ω，又因为要求输出阻抗为50Ω，所以在矩形波发生电路后加上一个一阶射随电路并串接50Ω电阻以达到要求。
仿真图如下：2. 低通滤波电路滤波器是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电子装置，在信息处理、数据传送和抑制干扰等自动控制、通信及其他电子系统中应用广泛。
本实验部分电路采用压控电源型（VCVS ）二阶有源低通滤波器，VCVS 采 用同相输入，其输入阻抗很高，输出阻抗很低，滤波器相当于一个电压源， 故称电压控制电压源电路。
其优点是电路性能稳定、增益容易调节。
二阶有源低通滤波电路由两节RC 滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈。
方波可以分解为：()()[]t n n h t t t t h t f n ωπωωωωπ12sin 12147sin 715sin 513sin 31sin 41-⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋯⋯++++=∑∞= 其中1，3次谐波是方波的主要成分，3次谐波是1次谐波的3倍频程，因此要提取基波而将3次谐波有效滤除，这需要低通滤波器有足够的衰减速度，采用二阶巴特沃斯滤波器（基波频率设定为截止频率）可获得较好的滤波效果。
低通滤波器参数的设计可以借助软件FilterPro 来计算，产生方波幅度为5V,要求基波幅度为12V 。
仿真图如下：3. 带通滤波电路带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。
滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。
使用滤波器设计软件FilterPro设计一个四阶巴特沃斯带通滤波器，并经Multisim仿真。
中心频率3kHz，-3dB宽设为350Hz, 带外衰减>-40dB/十倍频程下降，输出信号波形无明显失真，输出电压幅度峰峰值4.01V，幅度误差小于5%。
仿真图如下：4. 移相电路低通滤波器和带通滤波器滤波得到的两路正弦信号的相位并不能满足叠加成方波的同相关系，因此必须进行相位调整。
因为模拟合成信号只有两个，所以只需对其中的基波信号进行调节即可。
一阶全通滤波器可以实现对特定频率信号产生相移，而信号的幅值在滤波前后保持不变，通过改变电路参数可以实现信号在某一范围内的相移，相移电路如下图。
移相电路原理如下图所示，计算公式为：)21(arctan2180RCf f f πϕ=-= |Au|=1仿真图如下：5. 加法器电路加法电路相当于输入端有两个电压源，相应的输入电阻决定了每个电压对 电路的作用，而反馈电阻和输入电阻的比例决定增益的大小。
采用反相求和运算电路，多个输入信号均作用于集成运放的反相输入端。
根据虚短和虚断的原则，节点电流方程为F i i i =+21所以u o 的表达式为)(212111R u R u R u F o +-= 仿真图如下：四、测试方案与数据 1. 测试仪器仪器名称型号 双路可跟踪直流稳定电源 HY1711-3S DDS 函数信号发生器TFG3050L 示波器DS1102E2.测试方案及说明（1）开启电源，检查±12V电源输出，通过导线给各模块供电。
（2）方波振荡电路测试。
使用数字示波器进行观测，调节电阻值直至方波频率调整为1KHz，幅度为5V。
（3）滤波器测试。
焊接调试低通滤波器滤出得到的基波正弦信号，使基波输出电压幅值误差小于5%；焊接调试带通滤波器滤出得到的三次谐波正弦信号，先焊接第一级巴特沃兹带通滤波器，记录电压幅度并计算下级滤波器所需增益，使用FilterPro设计第二级带通滤波电路，调整电阻参数使三次谐波输出电压幅值误差小于5%，；（4）移相测试。
使用多通道示波器同时观察各路正弦波，调节移相器，使波形相位关系基本满足叠加要求（5）加法器测试。
观察叠加后的波形，看是否达到题目要求。
若波形有轻微失真，调节移相器进行微调。
3. 测试结果（1）矩形波发生电路（2）低通滤波电路（3）带通滤波电路（4）移相后电路（5）合成近似方波电路数据整理：幅度误差测试模块频率频率误差幅度（峰峰值）方波发生器 1.046kHz 4.6% 9.8V 2.0%1.052kHz 5.2% 12.0V 0%低通滤波电路带通滤波3.082kHz 2.7% 3.68V 8.0%电路加法器电路 1.056kHz 5.6% 11.4V 14.0%数据分析：从测量结果中可以看出输出频率未完全满足要求，输出幅度仍有可提升空间。
调试过程集中在模拟电子电路部分。
各模块电路产生误差的原因很多，一般来说，有以下几点可导致实验误差的出现：运放的输入偏置电流、失调电压和失调电流及其温漂；电阻器的实际阻值与标称值的误差，以及元件参数受到温度影响而产生的变化。
另外，电源和信号源的内阻及电压变化、环境干扰和噪声都会造成误差。