方波信号合成器的设计.doc

方波信号合成器的设计 专 业：应用电子技术 班 级：0902班 指导老师：xx老师 成 员：xx xxx 日 期：2010年5月 方波信号合成器的设计 摘要：随着数字集成电路、微电子技术和EDA技术的深入研究，现代频率合成技术具有很大研究性。根据题目要求，设计合成信号发生器。该系统主要由方波发生器、分频电路、滤波电路、调理电路、加法电路等模块组成。本系统采用TLC083芯片产生方波振荡电路，得到的方波信号经过30分频、10分频、6分频电路后得到相对频率的信号，经过TLC04芯片进行滤波，得到相应频率但不同幅值的正弦信号，再通过由TLC085构成的调理电路对相位和幅度进行调节，最后通过加法电路将三路正弦信号合成近似方波。测试表明，其结构紧凑，电路简单，可扩展性强，系统功能完善。 关键词：正弦波，滤波，调理，方波，信号波形合成，分频。 方案论证与比较 整个系统由方波振荡电路（120KHZ）、分频电路（6分频、10分频、30分频）、滤波电路、调理电路、加法电路五个部分。 一、方波振荡电路 方案一：由555定时器产生方波，所产生的方波稳定，占空比可调，即高电平持续时间与低电平持续时间的比值可调，占空比10%--90%，只适用于中频电路。 方案二：选择运放TLC083，其转换速率Sr可高达19V/us,能产生频率较高的方波信号。 选用：选用方案二 分频电路 方案一：使用计数器74LS161 方案二：可编程逻辑控制器 选用：选用方案一 滤波电路 方案一：RC滤波电路，由于电阻R与频率变化无关，RC低通滤波器在器件选材方面要相对简单，但不适合大功率输出，仅可作为弱信号处理与微小功率应用。 方案二：采用TLC04芯片，四阶低通滤波器，TLC04的截止频率的稳定性只与时 钟频率稳定性相关，截止频率时钟可调，其时钟截止频率比为50：1， 能够满足振动时效和振动焊接工艺的要求。 选用：采用方案二 加法电路 方案一：同相加法电路，同相加法电路的各输入信号的放大倍数互不影响，不能 单独调整，因此同相加法电路调节不如反向加法电路方便。 方案二：反相加法电路，其电路中某一信号的输入电阻的阻值不影响其他输入电 压与输出电压的比例关系，因此调节更方便。 选用：采用方案二 系统设计 一、系统总体框图设计 方波信号经过低通滤波，得到正弦波信号，经调理电路，进行幅度、相位调理，输出正弦波，送入加法电路，得到方波信号，如图1显示。 二、方波振荡电路的设计与制作 1.TLC083的特性 （1）带宽：10MHZ。 （2）转换速率：Sr 16v/us---19v/us。 （3）供电电源：4.5v---16v。 2.TLC083封装及引脚 1脚：1out 14脚：+5v电源 2脚：lin- 13脚：2out 3脚：lin+ 12脚：2lin- 4脚：接地 11脚：2lin+ 5脚：NC 10脚：NC 6脚：1SHDN 9脚：2SHDN 7脚：NC 8脚：NC 3.TLC083生成方波电路设计 图2：反相输出的滞迟比较器 电路分析：当电路的振荡达到稳定后，若Uo=UoH,Uc=0,UoH经电阻R给电容C充电，Uc增大，U+=R/(R1+R2)*UoH,当UcU+,Uo=UoL,U+=R2/(R1+R2)*UoL,C开始放电，从而导致Uo下降，当Uc=U+=UoH,Uo开始给C充电，如此反复，电路输出方波信号。 Uref为基准信号，Ub〉Ua、负；Ua〉Ub、正。 图3：方波电路 电路仿真，R1=50K，C=0.01uF，R3=R2=100K，观察输出信号频率如表1。 表1：输出信号频率 R1=50K f=100HZ R1=40K f=115HZ R1=30K f=147HZ R1=18HZ f=250HZ 三、分频电路的设计 1.采用可编程逻辑控制器。 2.74LS161封装及引脚 1脚：RD 16脚：VCC 2脚：CP 15脚：IC 3脚：D0 14脚：Q0 4脚：D1 13脚：Q1 5脚：D2 12脚：Q2 6脚：D3 11脚：Q3 7脚：CEP 10脚：CET 8脚：GND 9脚：LD 3.采用16进制计数器74LS161分