1、 信号波形合成实验电路设计报告信号波形合成实验电路设计报告 计算机学院计算机学院 计算机科学与技术系计算机科学与技术系 学号：学号： 姓名：姓名： 信号波形合成实验电路信号波形合成实验电路 目录目录 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 方波震荡器电路设计 2 分频电路设计 3 滤波电路设计 4 移相和加法电路设计 5 整体电路图 6 整体元件清单 第四章 测试与调整 1 方波振荡电路调测 2 分频电路调测 3 滤波电路调测 4 移相和加法电路调测 5 整体指标测试 第五章 设计小结 1 设计任务完成情
2、况 2 问题与改进 3 心得体会 第一章第一章 技术指标技术指标 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
3、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 方波振荡器产生方波 2.2 由 CPLD 编程实现分频和移相电路 2.3 通过滤波电路才能产生比较干净稳定的正弦波 2.4 方波通过分频和滤波后，再通过限幅电路，将 10kHz、30kHz 以及 50kHz 的正弦波的峰峰值分别调整为 6V、2V 和 1.2V。 2.5 最后通过一个加法电路，将 10kHz 和 30kHz 的波形合成，由移相电路调 整使波形如图 1 为止；再将 10kHz、30kHz 和 50kHz 三路波形通过假发电路合成， 同上调整，最终波形如图 2。 图 2 基波、三次谐波和五次谐波合成的方波 2
4、.6 该系统整体结构 第二章第二章 整体方案设计整体方案设计 1 方案设计 该系统设计可以分为五部分：方波振荡器、分频器、滤波器、移相器和加法 器。 1.1 方波振荡器：可采用硅振荡器，其可产生高频方波； 1.2 分频器：该部分可在 CPLD 上编程实现，分频可采用扭环计数器，最终得 到 10kHz、30kHz 和 50kHz 的方波； 1.3 滤波器：通过软件设计得到滤波电路，共有三个滤波电路，注意滤波电 路中的电阻的精度应该尽量高，这样才能将波滤的更干净； 1.4 移相器和加法器：移相器由 D 触发器组成，加法器的输入端用电位器以 方便波形调幅。 2 整体方案框图 第三章第三章 单元电路设
5、计单元电路设计 1 方波振荡器电路设计 方波直接由一个硅晶体振荡器产生，此次实验中采用的是产生 12MHz 方波的 硅晶体振荡器。硅晶振的频率稳定度很高，这是在此次实验中选取硅晶振作为方波 振荡器的一个很重要的原因。 2 分频电路设计 现在输入信号是 12MHz 的方波信号，要同时得到 10kHz、30kHz 和 50kHz 的 方波信号，我们可以用 CPLD 模拟，对 12MHz 的方波进行逐级分频。经过不断的试 验，最终我们选取了一个较为合理的分频步骤以及中间采用的电路设计如下： 先通过模拟观察分频信号，再通过示波器测量每一个方波的频率，以验证电路 的准确性。 3 滤波电路设计 滤波电路可
6、直接用 FilterPro Desktop 软件得到，10kHz、30kHz 和 50kHz 的滤波电路如下所示。 图 3 10kHz 方波对应的滤波器 图 4 30kHz 方波对应的滤波器 图 5 50kHz 方波对应的滤波器 三个带通滤波器用软件实现的方法一致，基本参数的设定方法也是一致的，其 参数设定原理如下： 图 6 带通滤波器电路图 带通滤波器电路图如上所示，根据图 6 可导出带通滤波器的传递函数为 )2( )( 1111 1 )1( )( 1111 CR 1 )1( )( )( )( 4 5 12111323 11 4 5 0 21321 21 4 5 12111323 2 114 5 R R CRCRCRCR CR R R A CCRRR RR R R CRCRCRCR S s R R sV sV sA in out )4( )( C )3( 4 5 12322121 2132121 21321 21 2
