信号波形的产生与滤波电路(学)

信号波形的产生与滤波电路

一、任务

首先设计制作一个电路，能够产生10KHz频率可调的方波信号；然后设计一个有源滤波电路滤出10KHz正弦基波信号；最后将得到的基波信号进行不失真放大。

二、要求

（1）设计迟滞比较器方波产生电路，频率为10KHz可调

（2）设计一有源滤波器，经滤波电路得到的正弦信号幅度峰峰值为6V以上；

（3）设计一±12V的直流稳压电源

三、思考题

1、使用此方波产生电路，再设计两个滤波电路，分别滤出3次、5次谐波，然后利用基波、3次、5次谐波叠加合成一个近似三角波，并确定其近似参数。

1. 方波的分解

一般信号是由不同频率、幅度和相位的正弦波叠加而成的。傅里叶分析法为信号与系统的频域分析提供了途径。对于周期信号，我们可以通过傅里叶级数得到其线谱：

)

7sin 715sin 513sin 31(sin 4)( ++++=t t t t h t f ωωωωπ ∑∞

=--=

1

])12sin[()121

(4n t n n h

ωπ

由此可知方波可以分解成为（2n-1)ω（n=1,2,3……）各种不同频率的正弦

波，其幅值比例为1:1/3:1/5:……。

选频网络可以将信号包含的某一频率成分提取出来。

LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运放。与单电源应用场合的标准运放相比，它们有一些显著的优点。该运放可以工作在低到3.0V 或高到32V 的电源下，静态电流大致为MC1741的静态电流的1/5（对每一个放大器而言）。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合采用外部偏置元件的必要性。输出电压范围也包含负电源电压。满足设计要求。

在设计元器件的过程中，我们参考了由谢自美主编的《电子线路设计·实验·测量》带通滤波一节中的设计方法和步骤。现将其主要步骤和电路图表述如下：

A.选取滤波器的响应特性（在此选取切比雪夫）、滤波器的电路形式（MFBS ）、滤波器的类型（带通）、滤波器的性能参数fc 、AV 、Q 或BW 。

B.由表选取C 值，使其满足K=100/（f c C ）（1≥K ≥10）。

C.计算各电阻值，其中：

13023212

1202,,R R A BW w Q C R R R R R w V

-==+=

D.各参数对应电路图如图2所示：

图2 滤波电路公式对应电路图

2. 有源带通滤波电路

方波信号首先经过一级射极跟随器，然后经过两级无限增益多路反馈带通滤

波器，最后经过一级放大。【此处请重点调节两个可调电阻，小心慢调】。

图2 10KHz滤波器电路图

参考文献

【1】谢自美（主编）.电子线路设计实验测试（第三版）.华中科技大学出版社，2006.8

【2】谭博学，苗汇静（主编）.集成电路原理及应用.电子工业出版社，2008.1 【3】黄争(编).德州仪器高性能单片机和模拟器件在高校中的应用和选型指南.德州仪器半导体技术（上海）有限公司大学计划部，2010.5

【4】沈建华，杨艳琴（编）.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践.北

京航空航天大学出版社.2008.7