毕业设计（论文）-信号波形合成.doc

摘要：本系统采用NE555芯片作为方波发生电路产生120kHz的方波信号，然后利用十进制计数器CD4017和双D触发器CD4013将120kHz的矩形波信号分频，得到10kHZ、30kHZ三种不同频率的方波，将方波信号经滤波处理后，得到单频的正弦信号，产生的信号波形应无明显失真，为了保证最终波形的叠加效果，使用幅度与移相调节电路对两路信号进行调整，两路信号进入加法器叠加，最终得到近似的合成波形。系统主要由四大模块构成：方波发生电路，分频滤波电路，幅度与移相调节电路和波形合成电路构成。 关 键 词：方波振荡器 分频与滤波 移相电路 加法器 单片机 前 言 本的任务是使学生获得信号与系统分析方面的基本理论、基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为深入学习通信、电子信息类专业有关课程及以后从事专业工作打下良好的基础。本的特点是应用的数学工具多、公式多,数学演绎复杂。如何把抽象的数学语言和具体的物理概念与实际应用联系起来,也是中要解决的重要问题为了达到这一目的,课程实验是一个必不可少的环节。让学生有机会尽早接触正弦波、方波等周期信号以及调幅波、调频波等调制信号,通过多观察、多测试、多分析,理论联系实际,举一反三,融会贯通,掌握观察、测试和分析信号与系统的基本方法,培养使用基本分析工具的能力。为此我们引入信号来解决这样的问题。从而有了我们这次的课题——。 学生可以通过示波器来观察试验结果是否与理论一致,观察出现的误差并分析原因。经过实验课程的尝试,证明实践性教学能够加强学生对相关知识的掌握和理解,而且通过实验,锻炼学生用分析解决实际工程问题的能力,不仅大大提高学生的动手能力,而且为后续的相关课程的学习以及毕业设计奠定了坚实的基础。10K、30K二种不同频率的正弦信号，为了保证最终波形的叠加效果，使用调幅移相电路对二路信号进行调整，二路信号进入加法器叠加，最终完成波形合成。如图1-1： 图1-1 1.2电源系统 考虑到直流电流电源。我们用四个1N4007四个晶体管构成桥式整流桥。，将220V 50Hz的交流电转换为直流电。该直流稳压电源的稳压电路选用由LM7805和LM7905三端固定式集成稳压器组成稳压电路，他们能满足放大器所用直流稳压电源，其整流滤波电路采用桥式整流、电容滤波电路。该电路的特点是它们共用两组组整流、滤波电路，且有共同的公共端，可以同时输出正、负电压，使用十分方便，电压稳定性好。其原理图如图1-2： 图1-2 1.3方波合成系统 1.3.1方波信号发生器 方案一：集成运放 利用集成运放构成的比较器和电容的充电放电，可以实现集成运放的周期性翻转，进而输出端产生一个方波信号。 方案二：NE555定时器 利用NE555内部灵敏的比较器以及电容的充放电实现方波的的输出 方案比较：采用方案一,用集成运放产生方波,电阻、运放会产生热噪声，使得电路的噪声增大。NE555定时器内部的比较器灵敏度比较高,振荡频受电源电压和温度变化的影响很小，实现起来也不难，因此选用该方案。 1.3.2分频模块 利用CD4017B十进制计数器，以及TI公司的D触发器CD4013，分别对120kHz的方波信号进行12分频得到10kHz方波信号，进行4分频得到30kHz方波信号。 1.3.3滤波模块 任何一个周期性函数都可以用傅立叶级数来表示，这种用傅立叶级数展开并进行分析的方法在数学、物理、工程技术等领域都有广泛的应用。例如要消除某些电器、仪器或机械的噪声，就要分析这些噪声的主要频谱，从而找出消除噪声方法；又如要得到某种特殊的周期性电信号，可以利用傅立叶级数合成，将一系列正弦波形合成所需的电信号等。 其原理为：傅里叶解析认为任意一个逐段光滑的周期函数均可分解出相应的三角级数，且其级数在每一连续点收敛于，在每一个间断点收敛于函数的左右极限的平均值。反映到电子技术领域中，就是说任意一个非正弦交流电都可以被分解成一系列频率与它成整数倍的正弦分量。也就是说我们在实际工作中所遇到的各种波形的周期波，都可以由有限或无限个不同频率的正弦波组成。 一个非正弦周期波可以用一系列频率与之成整数倍的正弦波来表示。反过来说，也就是不同频率的正弦波可以合成一个非正弦周期波。这些正弦波叫做非正弦波的谐波分量，其中频率与之相同的成分称为基波或一次谐波。谐波分量的频率为基波的几倍，就称为几次谐波，其幅度将随着谐波次数的增加而减小直到无穷小。波形所含有的谐波成分，按频率可分成两种不同的谐波。一种频率为基波的1，3，5，7…..倍的谐波，称为奇次谐波；另一种频率为基波的2，4，6，8……倍的谐波