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全国大学生电子设计竞赛

2010年TI杯模拟电子系统专题邀请赛

设 计 报 告

题 目： 信号波形合成实验电路（C题）

学 校： 学院

指 导 老 师：

参赛队员姓名：

日 期： 2010年08月24日 2010年TI杯模拟电子系统专题邀请赛试题

信号波形合成实验电路（C题）

一、课题的任务和要求

课题任务是对一个特定频率的方某某进行变换产生多个不同频率的正弦信号，再将这些正弦信号合成为近似方某某和近似三角波。

课题要求是首先设计制作一个特定频率的方某某发生器，并在这个方某某上进行必要的信号转换，分别产生10KHz、30KHz和50KHz的正弦波，然后对这三个正弦波进行频率合成，合成后的目标信号为10KHz近似方某某和近似三角波。另外设计一个正弦信号幅度测量电路，以测量出产生的10KHz、30KHz和50KHz正弦波的的幅度值。

课题还给出了参考的实现方法，见下图。

图1 电路示意图

图1 课题参考实现方案

二、实现方案的分析

1．基本方某某发生器方案的分析

方某某的产生方法很多，如用运算放大器非线性产生、用反向器及触发器产生、也可用模数混合时基电路ICL7555产生等。本例采用第一种方案，最符合题意要求。

2．波形变换电路方案的分析

从某方某某中提取特定频率的正弦波方案很多，如用窄带滤波器直接从方某某中提取所需的基波或谐波；用锁相方法进行分频或倍频产生所需频率；用数字分频方案，从较高频率的方某某或矩形波中通过分频获得所需频率方某某并进行变换获得正弦波。本课题采用第三种方案。

3．移相方案分析

在方某某——正弦波转换中，难免会产生附加相移，通过移相来抵消附加相依，以便信号合成时重新实现同步。根据微分电路实现相位超前、积分电路实现相位滞后的理论，因此，采用微伏和积分来实现移相。

4．信号合成方案分析

方某某信号经过波形变换和移相后，其输出幅度将有不同程度的衰减，合成前需要将各成分的信号幅度调整到规定比例，才能合成为新的合成信号。本课题采用反向比利运算电路实现幅度调整，采用反向加法运算实现信号合成。

5．信号检测和显示方案分析

信号检测和显示部分采用MSP430单片机，由于信号最高频率仅50KHz，采用高速运放TLC083I配合高频检波二极管和周围阻容元件制作一个平均值检测电路，送单片机的10位AD转换并换算，得到其幅值，送显示器LCD1602控制显示。

三、总体方案的设计与实现

1．方某某发生器电路的设计与实现

本课题的方某某发生器部分采用运算放大器设计，作为运算放大器非线性应用的最典型实例之一，通过制作后实测的效果看，所产生的频率稳定可靠。

图中，R1和R2用于改变滞回系数，（R3+RW1）与C5决定了充放电的速率，充电周期为T1，放电周期为T2，且这里的T1=T2，设总的充放电周期为T，由此可得：

T1=T2=（R3+RW1）×C5×Ln（1+2R1/R2）

T =T1+T2；T=2T1

T=2×（R3+RW1）×C5×Ln（1+2R1/R2）

由于R1=R2；

所以T=2×（R3+RW1）×C5×Ln（1+2R1/R2）

=2.2×（R3+RW1）×C5

若所选频率f=300KHz=300000Hz，并且C5=1000P，

则T=1/f=1/30000 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 成后的方某某：（10KHz+30KHz）失真度22%，幅值：5.08V

（10KHz+30KHz+50KHz）失真度17%，幅值：4.93V

4）合成后的三角波：（10KHz+30KHz+50KHz）失真度15%，幅值：7V

付录1：信号分解与合成部分整机电路图

附录2：印制电路板图

附录3：合成波形图1

（方某某10KHz+30KHz）

附录4：合成波形图2

（方某某10KHz+30KHz+50KHz）

附录5：合成波形图3

（三角波10KHz+30KHz+50KHz）

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