信号波形合成实验电路
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。
信号波形合成实验电路
信号波形合成实验电路摘要：本设计通过ICL8038产生300K方波信号，再通过计数器CD4518及74LS161与D 触发器分频成多个不同频率的方波信号，并将这些信号经过巴特沃斯低通滤波器、反相比例运放电路、 型滤波电路、跟随器，将其转换为10K、30K、50K正弦信号，再经RC移相电路之后，利用同相输入求和加法器将峰峰值分别为6V、2V、1.2V的正弦波合成为近似方波及其他信号。
Abstract：This design can produce 300KHz square-wave signals by ICL8038, then spilt frequency through CD4518 counter with D flip-flop 74LS161 , and will put these signals through butterworth low-pass filter, opposite proportion amp circuit, filter circuit and follower circuit,and will produce 10KHz,30KHz and 50KHz sine signals, then by using RC phase-shifting circuit with these signals and same-phase sum adder,it can compound 6V、2V、1.2V sine signals to produce approximate sine signals and other signals.一、系统方案与论证1.1高频方波产生电路的比较方案一：采用555定时器，555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容就可以产生方波。
缺点是本电路需要产生高频方波，而用555定时器产生的高频方波不稳定。
方案二：采用ICL8038精密压控函数发生器，ICL8038是一种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从0.001Hz～1M Hz的正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。
波形产生电路实验报告
波形产生电路实验报告一、实验目的本实验旨在探究波形产生电路的基本原理和实现方法，并通过实验操作，了解不同电路参数对波形产生的影响。
二、实验器材1.示波器2.函数信号发生器3.电阻、电容等元器件4.万用表三、实验原理1.基本原理：波形产生电路是指能够产生各种规定形状的周期性信号的电路。
其中，常见的信号有正弦波、方波、三角波等。
2.具体实现：通过改变元器件参数或改变连接方式，可以得到不同形状和频率的周期性信号。
例如，正弦波可以通过RC滤波电路产生；方波可以通过比较器电路和反相放大器电路产生；三角波可以通过积分放大器电路和反相放大器电路产生。
四、实验步骤及结果分析1.正弦波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至RC滤波电路输入端；（2）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（3）调节RC滤波电路中的R值和C值，观察示波器上输出的正弦波形状，并记录下所使用的元器件参数；（4）重复以上步骤，改变RC电路中的R和C值，观察输出波形的变化情况。
实验结果：通过调节RC电路中的R和C值，可以得到不同频率和振幅的正弦波。
2.方波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至比较器电路输入端；（2）设置比较器电路阈值电压为0V；（3）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（4）观察示波器上输出的方波形状，并记录下所使用的元器件参数；（5）重复以上步骤，改变比较器电路阈值电压和函数信号发生器输出频率，观察输出波形的变化情况。
实验结果：通过调节比较器电路阈值电压和函数信号发生器输出频率，可以得到不同占空比和频率的方波。
3.三角波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至积分放大器电路输入端；（2）将积分放大器电路输出连接至反相放大器输入端；（3）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（4）观察示波器上输出的三角波形状，并记录下所使用的元器件参数；（5）重复以上步骤，改变积分放大器电路中的R和C值，观察输出波形的变化情况。
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。
信号波形合成实验电路的设计与制作
图 ７ 峰 值 检 波 电路
【 ３ 】 ＭＳＰ ４ ３ Ｏ ｘ １ ｘ ｘ Ｆ ａ ｍ Ｉ ｖ Ｕｓ ｅ ｒ 。 ｓ Ｇｕ ｉ ｄ ｅ Ｅ ｒ ｒ ａ ｔ ａ ， Ｔ ｅ ｘ ａ ｓ Ｉ ｎ ｓ ｔ —
ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ． ＵＳ Ａ．
幅值检 测显 示 电路
２ ９ ７
１所 示 。
表 ） 实际频 率（ Ｈ ）峰 峰值 （ Ｖ） 测量值（ Ｖ） 测量误差
图 ６ 加 法 电路
参考文献 ：
【 １ 慷 华光． 《 电子技术基础——模 拟部分》 ， 高等教育出版社 ， ２ ０ ０ ６
１．
【 ２ ］ ＳＬ ＡＵＯ ４ ９ Ｄ， ＭＳＰ ４ ３ ０ ｘ１ ｘ ｘ Ｆ ａ ｍｊ ｌ ｖ Ｕｓ ｅ ｒ ‘ ｓ Ｇｕ ｉ ｄ ｅ ， Ｔ ｅ ｘ ａ ｓ Ｉ ｎ ｓ ｔ —
图 ５ 移 相 电 路
移 相 电路如 图 ５所 示 ， 由两 级 运放 组 成 ， 本 设计 中采 用Ｌ Ｆ ３ ５ ３， 第一 级运 放 与 Ｃ１ ７ 、 Ｒ ２ ３构 成 有源微 分网络 ， 第 图８ ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ Ｆ １ ４ ９幅 值测 量 显 示 电路 二级 运放 与 Ｒ ２ ４ 、 Ｃ １ ９组 成有 源积 分 网络。 当输 入正 弦 交 其 中 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０ Ｆ １ ４ ９是 Ｔ Ｉ 公司 １ ６位 超 低 功 耗 单 片 流信 号 时 ， 第 一 级 运放 输 出超 前 相 位信 号 ， 第 二级 运 放输 机。由 ２个 １ ６位定 时器 、 ８路 快速 １ ２位 Ａ ／ Ｄ 转换器 、 ２个 出一 滞 后相 位信 号 ，通过 调 节 Ｒ ２ ４可 使输 出信 号 与 输入 通用 串行 同步 ／ 异步 通信 信 号 接 口和 １ ８个 Ｉ ／ Ｏ 引脚 等构 信 号相 位 发生 变化 。 成 的微 控 制器 。 其特 点是 电源 电压 范 围为 １ ． ８ Ｖ 一 ３ ． ６ Ｖ ， 超低 加 法 电路 功耗 ， 内部 集成 看 门狗定 时器 。 加 法 电路 如 图 ６所 示 ，本 设计 采 用 同相 输 入 加 法 电 通过 Ｆ １ ４ ９单 片 机 的 Ｐ １ ． ０ 、 Ｐ １ ． １和 Ｐ １ ． ２口分 别进 行 路。输出 Ｕ 。 ＝ （ １ ＋ Ｒ ２ ５ ， Ｒ ２ ７ ） （ Ｕ１ ＋ Ｕ ２ ＋ Ｕ ３ 】 。当 Ｒ ２ ５ ＝ Ｒ ２ ７ 时， Ｕ 。 ＝ ２ ＡＤ采样 ，得 到 １ Ｏ Ｋ Ｈ Ｚ 、 ３ ０ Ｋ Ｈ Ｚ和 ５ ０ Ｋ Ｈ Ｚ正 弦波 的幅值 ， （ Ｕ ＋ Ｕ ２ ＋ Ｕ 。 ） ， 此时 实现输 入信 号 叠加 。 通 过 按键 Ｓ Ｗ１ 、 Ｓ Ｗ２ 、 Ｓ Ｗ ３切 换 在 １ ２ ８ ６ ４液 晶 上 显 示 各 自峰值。 ２ 测试 结果 在 测试 阶段 ， 我 们 对得 到 的正 弦波 进 行 了频 率 、 峰 峰 值 的测 量并计 算 了峰峰值 测 量误差 。 测试 得 到 的数 据如 表
【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。
课程设计-信号波形合成实验电路
调测结果：
10kHz和30kHz正弦波合成近似方波
测试结果
10kHz、30kHz和50kHz正弦波信号合成 近似方波
课程设计要求：
①实验时间为上午8:00~11:30,下午 13:45~16:55,晚上17:30~20:30;②教师每天点 名;③13日下午和14日全天为查资料时间,可不 在实验室,其他正课时间必须在实验室,未经请 假不到实验室者,按旷课论处,旷课超过3天，将 取消课程设计资格.;④课程设计期间学生请假 离宁,需由指导员批准,任课教师无权批准;⑤课 程设计结束后3天内由各班学习委员将课程设 计报告收齐，交指导教师。
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
滤波器软件
滤波电路可直接用FilterPro Desktop软件 得到，10kHz、30kHz和50kHz的滤波电 路可通过软件设置，直接算出参数。
CPLD软件
Cpld开发软件采用xilinx的fundation的图 形化设计方法。 用CPLD实现分频或者数字移相功能。
加法电路
加法电路采用TLC084实现
示意图
图2 利用基波和3次谐波合成的近似方波
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；
方案介绍
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。
信号波形合成实验报告
信号波形合成实验电路之巴公井开创作摘要：本设计包括方波振荡电路,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置,制作一个由移相器和加法器构成的电路,将发生的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.振荡电路采纳晶振自振荡并与74LS04 结合,发生6MHz 的方波源.分频电路采纳74HC164与74HC74分频出固定频率的方波,作为波形合成的基础.滤波采纳TI公司的运放LC084,分别设置各波形的滤波电路.移相电路主要处置在滤波过程中相位的偏差,防止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 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 10KHzand 30KHzsinusoidal signal as the fundamental and 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 circuit74HC164 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.课题技术指标1.1 基本要求对一个特定频率的方波进行变换并发生多个分歧频率的正弦信号,再将这些正弦信号合成为近似方波.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需要的信号转换,分别发生10KHz、30KHz和50KHz的正弦波,然后对这三个正弦波进行频率合成,合成后发生目标信号为10KHz近似方波(如下图).1.2 附加要求利用方波发生器进行信号转换后的10KHz、30KHz和50KHz的正弦波进行频率合成,合成后发生目标信号为10KHz近似三角波.1.3设计条件2.系统设计2.1 设计任务设计制作一个电路,能够发生多个分歧频率的正弦信号,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：2.2 系统框图3.方法论证3.1 信号发生器电路方案一：数控振荡器（NCO）发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 可以直接发生调频信号（FM）,虽然结合FPGA 可以完成调频信号的输出,可是数控振荡器（NCO）的平台搭建需要时间.方案二：采纳非门与晶振组合成形成正反馈电路发生正反振荡,其中采纳的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馈电路,其它频率的信号被抑制.故电路暗示为只有6MHZ 的方波信号.该电路输出稳定,容易搭建.方案三：锁相环CD4046.CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路,具有电源电压范围宽（为3V－18V）,输入阻抗高(约100MΩ),静态功耗小的特点.发生的方波信号频率满足设计需要,而且波形理想.故本设计采纳该方法实现方波振荡电路.综上,选取方案二.3.2分频电路方案一：采纳单片机与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年夜年夜提高.另编程简单容易实现,且容易实现并可以发生固定频率的波形,并省去分频电路,是电路简化.可是FPGA 平台的搭建占用时间太长,晦气于实现.方案二：分频电路采纳逻辑元件74164、7474、7404搭建而成.电路如下图所示：振荡电路所发生的频率为6MHz 的方波送到74164构成10分频电路,输出频率为600KHz 的方波.频率为600KHz 的方波再经74164构成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,获得频率为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74164六分频获得10KHz 的信号分频电路如下图所示.采纳方案二.3.3滤波电路方案一：采纳LC 或RC 无源滤波,电路图如图6 所示,电路简单,参数易于计算.但滤波效果差,而本题目只要给指定频率的波形滤波,而且达不到题设要求.可以根据中心频率公式：来匹配R、C 的参数.图6 无源RC 低通滤波器方案二：采纳TI 公司提供的TLC084运算放年夜器,搭建一个带通有源滤波器电路图如图7 所示采纳方案二.3.4调幅电路信号经滤波后获得完整的正弦波.调幅电路采纳运放组成的反相输入比例放年夜器.电路如下图11 所示.比例放年夜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.3.5加法电路为了发生包括10kHz 为基波、30kHz 为3 次波和50kHz 为5 次波合成一个近似方波,采纳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.对与合成方波,加法起的运算为对与合成三角波,加法起的运算为3.6反相器电路为了获得三角波,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 比例放年夜器来实现.采纳TL084运算放年夜器搭建一个反相电路如下图4.整体设计经过方案比力与论证,最终确定的系统组成框图如图16 所示.其中利用晶振、74LS04 发生振荡方波,74LS390 和CD4566 进行分频,获得题目中所要求的各频率信号.滤波器电路分别对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合成信号发生器NDY-EE14101数字万用表TY3601直流稳压电源DF1731SC2A1计算机联想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5.2.6 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值0.667V相减及五次波50KHz、丈量峰峰值0.24V 叠加后实测波形.图24 基波10KHz、丈量峰峰值6V 与三次波30KHz、丈量峰峰值0.667V相减及五次波50KHz、丈量峰峰值0.24V 叠加后实测波形.经过测试分析测试基本都到达了要求,10K与30K的分频滤波比力理想但也存在一些误差如频率不是很稳定振幅不够精确等尤其是在多阶滤波部份存在许多干扰在硬件搭接时要尽量减少信号成份电路导线的介入这样会是波形发生衰减方便于后续部份的测试.在这个部份如果采纳集成芯片会年夜年夜降低误差提高精准度与稳定性.为了增强可调性最好采纳滑动变阻器与可调电阻.6.元件清单运放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合成信号发生器NDY-EE14101数字万用表TY3601直流稳压电源DF1731SC2A1计算机联想PC 机17.结语第一次做控制类型的题目开始着手时没有头绪很年夜一部份需要从网上获取资料从同学那里也获得了很多的帮手.在确定了各个模块的电路设计后调试的过程中又遇到了很多麻烦波形的幅值不够频率不稳定等.从后来的测试中总结了很多经验.本次设计的信号波形合成实验电路完成了基本部份和发挥部份的要求.本设计主要让我们掌握了信号发生电路的设计方法掌握了信号合成电路的设计方法.固然调试的时候也是一个重点让我们收获很多这其中就分硬件和软件两部份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进.软件调试方面这其中包括法式的编写检验.所以一次好的设计不单要学习基础知识而且要注意各方面的细节.这次设计使我们各方面都获得了一定的熬炼.参考文献：1. 及力,张涛,王永成. Protel99SE原理图与PCB设计教程.电子工业出书社.修订版2. 华永平模拟电路设计与制作. 北京：电子工业出书社,2007.7 4．高吉祥,黄智伟,丁文霞. 数字电子技术[M]. 北京：电子工业出书社,2003年,第1版5. 邹其洪黄智伟高嵩.电工电子实验与计算机仿真[M].北京：电子工业出书社,2003年,第1版。
8信号波形合成实验电路
简易波形合成电路的设计与实现李灿，王成跃，杨卫南京医科大学生物医学工程系,南京210029摘要本文主要设计一个能够合成指定波形的信号波形发生电路，该电路基于傅里叶合成，能够产生不同频率的正弦信号，将这些信号处理后送入加法电路可合成所需信号，主要由方波产生模块产生方波，分频与滤波模块对所得方波分频并滤成正弦波，放大模块对所得正弦波幅值进行放大，移相模块调整各频率正弦波相位，信号合成模块合成所需波形。
关键词：波形合成；分频滤波；移相The Design and Implementation of Simple Waveform Synthesis Circuit Li Can, WangChengyue, Yang Wei,Zhu Songsheng,Wang Wei*Department ofBiomedical Engineering, NanjingMedicalUniversity,Nanjing210029,China Abstract This paper mainly designs a signal waveform generating circuit that can synthesize designated waveform.Based on Fourier, it can produce various frequency sine signals. After processing, these sine signals can be synthesized designatedsignal through addition circuit. Among the circuit,the square wavegenerating module produces square-wave, and thesquare-wave is divided frequency and filtered into sine wave though frequency separating and filtering modules. After that, the amplifier module magnify the amplitude of the sine wave obtained. Then p hase shifting module adjusts the amplification of each frequency sine wave. Finally the signal waveform synthesis module synthesizes designated waveform with processed sine waves. Keywords waveform synthesis,frequency separating and filtering, phase shifting filter display1引言在电子测仪器中．信号发生器有着非常重要的地位。
波形产生电路实验报告
波形产生电路实验报告1. 背景波形产生电路是电子工程中的一种基础电路，用于产生各种形状和频率的电信号。
在实际应用中，波形产生电路常被用于信号发生器、音频设备、通信系统等。
本实验旨在通过设计和搭建一个简单的波形产生电路，掌握波形产生电路的基本原理和操作方法，并通过实验验证其性能。
2. 设计与分析2.1 电路结构本实验采用了经典的RC低通滤波器作为波形产生电路的核心部分。
该滤波器由一个电阻R和一个电容C组成，输入信号通过该滤波器后，输出信号将会被滤除高频成分，从而得到所需的波形。
2.2 参数选择为了得到稳定且正弦波形的输出信号，我们需要合理选择RC值。
根据经验公式：f c=1 2πRC其中f c表示截止频率。
我们可以根据需要选择截止频率来确定RC值。
一般情况下，我们可以选择f c为所需信号频率的十分之一。
2.3 电路实现根据以上分析，我们可以设计出以下波形产生电路：其中，R1和C1为滤波器的参数，Vin为输入信号源。
3. 实验步骤3.1 实验材料•电阻R1•电容C1•示波器•函数发生器•连接线等3.2 实验步骤1.按照电路图连接上述元件。
2.将函数发生器的输出连接到滤波器的输入端。
3.打开函数发生器和示波器，并调整函数发生器的频率和幅度。
4.观察示波器上输出信号的波形，并记录相关数据。
4. 实验结果与分析根据实验步骤得到的数据，我们可以绘制出输入信号和输出信号的波形图，并进行分析。
以下是实验结果：输入频率（Hz）输出幅度（V）1000 52000 45000 2通过观察实验结果，可以看出输出信号的幅度随着输入频率的增加而减小。
这是因为滤波器对高频成分进行了滤除，使得输出信号的幅度降低。
5. 实验建议在进行本实验时，我们可以尝试调整电阻和电容的取值，观察它们对输出信号的影响。
此外，我们还可以尝试使用不同形状的输入信号，并比较它们在滤波器中的表现。
为了得到更准确的实验结果，我们还可以提高示波器的采样率，并使用更精确的测量工具来测量电阻和电容的值。
波形合成实验电路设计
波形合成实验电路设计陆婷【摘要】Sine wave is the basis of all kinds of waveform,signal waveform synthesis circuit is the sine wave synthesis of the different frequency and amplitude,in order to produce square wave or sine wave and other specific waveform.This paper introduces a general method for generating square-shaped wave and triangular wave by using sine wave.Through experimental testing,the proposed method is feasible,and the circuit is simple,and the synthetic signal generated by the method has a stronganti-interference ,and its frequency and amplitude are accurate.%正弦波是各种波形的基础，信号波形合成电路是将不同频率和不同幅度的正弦波进行合成，以产生方波或正弦波等特定的波形。
介绍了用正弦波产生方波及三角波的通用方法。
通过测试表明，该文中提出的方法及电路简单、可行，所产生的合成信号抗干扰能力强、其频率和幅度精确。
【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2016(033)008【总页数】6页(P63-67,70)【关键词】波形合成;调幅;滤波;移相【作者】陆婷【作者单位】南京邮电大学电子科学与工程学院，江苏南京 210046【正文语种】中文【中图分类】TN722.1信号波形合成技术是产生任意波波形的一种有效方法[1-4]。
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。
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。
全国大学生电子设计大赛实验报告
瓷片电容
1500PF 2700PF 3000PF
3个
参考文献
[1]余孟尝数字电子技术基础。三版。北京：高等教育出版社，1998
[2]清华大学电子电子教研组杨素行主编。模拟电子技术基础。北京：高等教育出版社。2001
[3]倪叶杰常熟理工学院文摘。江苏：常数大学教育出版社。1997
图2利用基波和3次谐波合成的近似方波
2方案设计
2.1系统分析及整体方案
方波信号由基波成分和若干个谐波成分构成，即 ，本作品根据这一理论原理制作而成。
主要思路上是产生分别产生10K 30K的方波，然后分别通过滤波器提取出它的基波，然后再通过加法器生成方波。
总体设计框图
系统框图如图所示，由电源模块，分频、滤波和移相及正弦波生成模块，正弦波模块和显示模块构成。
关键词：方波信号，滤波器，正弦波信号，滤波，移相，合成
1作品简介
1.1设计目标
设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，利用傅里叶原理产生以10KHz为基波，以奇次谐波为辅助谐波的信号，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信号波形合成电路示意图
1.2要求及指标
1.2.1基本要求
材料清单
名称
型号
数量
说明
万能版
1个
集成芯片
NE555P
1个
集成芯片
HD74LSOOP
3个
集成芯片
SN74LS161AN
3个
集成芯片
TL084CN
1个
集成芯片
TL081CP
2个
二极管
1N4148
2个
可控电阻
900Ω1kΩ
2个
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信号波形合成实验电路
一、任务
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、要求
课程设计1基本要求
（1）方波振荡器电路产生方波
可参考555电路、CD4060电路、TTL制作方波电路等
（2）制作分频电路将（1）方波分频后产生10kHz 30kHz 50kHz方波信号，要求占空比1:1
可参考使用74ls161计数器等分频电路，使用触发器调整占空比
课程设计2基本要求
（1）制作滤波电路，将方波滤波产生频率为10kHz和30kHz的正弦波信号，可参考有源滤波器电路，采用filter solution软件进行电路设计；也可
使用专用滤波器芯片进行电路设计
（2）调整幅度电路，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
可参考调相电路，将10kHz和30kHz正弦波调整到确定相位后使用加法
将两波形进行叠加
课程设计3基本要求
（1）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±5％；
可参考AD转换芯片和LED数码管/LCD显示电路
（2）对信号进行频率测量误差不大于±10％
3．实现流程
（1）理解题意，查阅资料独立形成系统方案，以及具体电路
（2）采用Multisim 软件进行电路设计及仿真
（3）采用Filtersolution 进行滤波器设计
（4）整体仿真成功后，利用面包板或完用板接插电路，完成电路功能三、评分标准。