信号波形合成实验_zyy20141229课件.ppt

根据上述分析，滤波器电路如下图所示 三、信号调理 ——滤波器设计 频率 参数 10KHz 30KHz 50KHz C1(pF) 56 10 2 C2(uF) 0.1 0.001 0.001 R1(kΩ) 1 4 2 按照表2中不同截止频率下的R1、R2、R3、C1、C2的值计算C3、C4、R4的值对应下表2 表2 滤波器参数表格 三、信号调理 ——滤波器设计 幅度比值 10KHz 30KHz 50KHz 方波 1 1/3 1/5 三角波 1 1/9 1/25 根据傅里叶级数中的系数可知各次谐波的幅度比例，从而确定各路信号的放大倍数。 三、信号调理 ——幅度调整 本电路中信号为几十KHz，频率并不高，一般的运算放大器，如OPA227，OPA606等都可以满足要求。 四、移相与信号合成 ——移相网络 信号经过前级的滤波模块和放大模块之后，不同频率的信号产生相位差。为了保证各个谐波可以合成方波必须用移相网络把各次谐波的相位移为一致。如右图的T形电路是一个全通网络，可实现移相功能： 简单元器件移相 UO=UR UC Ui 四、移相与信号合成 ——移相网络 简单元器件移相 UO=UR UC Ui 实际上： 当电容及输入信号频率固定时，容抗XC也是固定的常数。 UC:UR= XC:R UC2+XC2=Ui2=常数 相位差接近0°时，输出UR很小 相位差接近90 °时，电阻R的阻值应接近∞ 一般可选R和XC在同一数量级 相位差的变化小于90° R=XC时，相位差为45° 看起来R的改变可使相位在0°到90 °的范围内移动 故 其中，为输入信号频率， R、C为该相移网络固定电容和电阻取值。 分析T形网络的传输函数： 四、移相与信号合成 ——移相网络 （β为相移） 电阻和电容需满足 时， 故选择适当的R、C元件参数，就可以极其方便地通过调节电位器电阻比 来实现连续移相。理论上，β连续移动范围为-45°～45°。 四、移相与信号合成 ——移相网络 根据理论分析知，T型移相网络可实现。然而电位器Ro对T型移相网络的阻抗有较大的影响，导致T型网络不对称，会减小β的取值范围，所以用射随隔开，如下图所示 四、移相与信号合成 ——移相网络 四、移相与信号合成 ——信号合成 四、移相与信号合成 ——信号合成 四、移相与信号合成 ——信号合成 在前面的各个模块中，各个谐波已经调整到合适幅度、相同相位，接下来需要的就是将各路信号相加。需要注意的是，三角波的5次谐波的傅里叶级数系数为负值，这里表示相位相反，实际实现中，用反相加法器即可 反相加法器 同相加法器 五、波形合成效果 合成后实际波形照片与理论波形比较 信号波形合成实验电路 信号：低频信号，小信号，非编码信号 * 信号波形合成实验电路 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 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。 信号波形合成实验电路 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）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％； （4）其他。 信号波形合成实验电路 一、原理分析 周期性信号可以按照傅里叶级数的定义由三角函数线性组合来表示: 其中， 根据傅