信号波形合成实验电路new

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1、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、π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：Thisdesigncanproduce300KHzsquare-wavesignalsbyICL8

2、038,thenspiltfrequencythroughCD4518counterwithDflip-flop74LS161,andwillputthesesignalsthroughbutterworthlow-passfilter,oppositeproportionampcircuit,filtercircuitandfollowercircuit,andwillproduce10KHz,30KHzand50KHzsinesignals,thenbyusingRCphase-shifti

3、ngcircuitwiththesesignalsandsame-phasesumadder,itcancompound6V、2V、1.2Vsinesignalstoproduceapproximatesinesignalsandothersignals.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

4、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～1MHz的正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。它的特点是电源电压范围宽、稳定度搞、精密度高、易于使用。所以我们组选择利用ICL8038产生300khz的方波。1.2滤波器的方案比较：方案一：采用无源滤波器，无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低等优点。但无源滤波器受系统阻抗影响较为严重，存在谐波放大的可能行，影响电路

5、的准确性。方案二：采用巴特沃斯有源低通滤波器，它的特点是体积小、重量轻、灵活性较高，且通频带内的频率响应曲线最大限度平坦，没有起伏，而在阻频带则逐渐下降为零。所以我们组选择方案二。1.3波形峰峰值测量方案比较方案一：采用峰值检测法，通过比较器TI芯片ICL372与LM385构成检测电路，将结果利用单片机ADC10得到结果，此方法能够采集高频信号，失真度小。方案二：采用有效值芯片AD376及反相比例电路、同相比例电路构成，此方案所需芯片价格昂贵，并且能够测得的波形幅值较小。方案三：采用软件测量，利

6、用程序对ADC10采得波形进行定时测量，由于实时性较差，误差值较大。基于上述分析，本设计选择方案一。1.4显示模块的选择方案方案一：采用LED数码管显示。由于要求显示设定值和测量值，需要显示的值比较多。采用LED数码管需要用动态扫描，占用资源比较多。整个显示界面显得不太友好。方案二：采用LCD液晶显示器显示。采用LCD1602液晶显示，可视面积大，画面效果好，抗干扰能力强，调用方便简单，而且可以节省了软件中断资源。其缺点在于显示内容需要存储字模信息，需要一定存储空间。由于作为控制器的单片机有足够

7、的存储空间，存储字模数据绰绰有余。鉴于上面分析，本设计采用方案二。二、理论分析与参数计算2.1分频电路的设计与参数计算方波振荡电路产生300KHZ的波形，分别通过三十分频、十分频、六分频电路将其转换为10K、30K、50K方波。由于D触发器为反向触发，自身相当于二分频，故所需计数器进制方式分别为三进制、五进制、十五进制。2.2、低通滤波电路LPF的设计与参数计算1=2πf我们组选用的是巴特沃斯低通滤波器（如图1所示），采用的是五阶滤波，根据RC及输入信号的频率选择合适的电阻和电容。根据巴特沃斯五

8、阶低通滤波的特性，可知截止角频率与品质因数对应数据如下：ω=ω=ω=1.0,Q=0.5,Q=0.61803,12312Q=1.61803。3VCCVEEC6TLC0851OUT4OUTR91IN-4IN-1IN+4IN+R1C1VDDGND2IN+3IN+2IN-3IN-2OUT3OUT1/2SHDN3/4SHDNR8C4C2R7R4R5R2R6R3C3图1巴特沃斯低通滤波器①输入方波频率f=10kHz时，电容C=C=C=C=C=10nF,电阻12345R=R=R=R=R=820Ω，取R=R=1