信号波形合成实验电路设计VIP免费

_____________________________________________________________________________设计报告信号波形合成实验电路2016-1-17设计报告信号波形合成实验电路摘要：利用NE555产生10kHz的基准方波信号，用CPLDEPM1270对方波信号进行分频，分别产生10KHZ,30KHz,50KHz的方波信号，以及500KHz，1.5MHz的时钟信号（用于巴特沃斯低通滤波器的时钟信号），并完成数据转换控制及LCD显示驱动；用TI的TLC04ID四阶巴特沃斯低通滤波器对10KHz,30KHz方波进行低通滤波，产生相应的正弦波信号，而50KHz的正弦波信号，用二阶有源带通滤波器对50KHz的方波进行处理来获得；采用有源RC网络对正弦波进行移相，调整电阻R可实现对10KHZ，30KHz，50KHz的正弦波信号约101度范围的移相；采用运放求和电路对10KHZ，30KHz，50KHz的正弦波信号进行相加，实现近似方波、三角波的合成。另外，用AD563将正弦交流电压转换成直流电压，用TI的ADCTLC549进行电压幅度检测，测量误差在5%以内。完成了该题目的基本要求和发挥部分的全部内容。共用TI公司五种IC。关键词：波形合成滤波器移相网络电压测量一、系统方案论证根据题目要求，设计制作一个电路，将产生的频率为6MHz方波信号，经分频滤波后得到10KHz、30KHz、50KHz频率的正弦信号，然后将这些信号再合成为近似方波信号和近似三角波信号，并制作数字显示电表，检测并显示各正弦波信号的幅值。1．方波振荡器方案比较方案1：555电路产生方波信号方案2：运放电路产生方波信号方案3：用门电路及石英晶体产生方波信号。其中，方案1、2所产生的方波信号频率不高，频率稳定性较差，而方案3产生的方波信号频率稳定度高，也可产生较高频率（MHz以上）信号，故采用方案3产生方波信号。2．分频电路方案比较方案1：采用选频电路提取方波的谐波信号，分别得到基波、三次谐波和五次谐波频率信号。缺点：对选频电路的指标要求高，电路不易实现，得到的谐波信号也不稳定。方案2：采用CPLD进行分频优点：电路实现简单，也易于得到各频率点的方波信号。本设计选用方案2。3．滤波电路方案比较方案1：用LC或有源方法，采用低通或带通方式，将方波的基频信号提取出来；方案2：采用TI专用芯片TLC04组成四阶巴特沃斯低通滤波器实现。电路实现简单，但该芯片的最高截止频率只有30KHz，无法实现50KHz信号的滤波。本设计，结合方案1、方案2，10KHz，30KHz的低通滤波采用TI专用芯片TLC04来实现，而50KHz的正弦波信号提取却采用二阶有源带通滤波来实现。4．移相电路方案比较可采用无源或有源RC网络进行移相。本设计采用有源移相方式。理论上，可实现0—180度的相移。另外，可结合实际的相移需要，在大相移范围要求时，用CPLD实现，小范围（0-90度）移相可用有源RC网络来调整。5．电压检测及显示电路方案比较方案1：采用高速A/D进行交流电压检测，并用LCD显示；方案2：采用专用电路AD563进行交流电压变换为有效值直流电压，并用ADC进行电压检测，最后LCD或用四位数码管进行电压显示。相比之下，方案1要求ADC的转换速率要求较高，数据处理量较大，一般要结合MCU才能实现。本设计，结合以上两方案的优点，先用AD563进行交流电压变换为直1流电压，再用TI的ADCTLC549进行电压检测，并用CPLD完成测量数据转换、控制及LCD显示驱动，由1602LCD进行电压显示，得到所测正弦波电压的峰值。本设计的完整电路组成框图见图1所示。10KHz10KHz6Vpp正弦波10KHz30KHz30KHz2Vpp正弦波30KHz1.5MHz50KHz50KHz1.2Vpp正弦波50KHz+12V220V/50Hz-12V+5V-5V+3.3V图1信号波形合成实验电路组成框图二、理论分析与计算1．方波、三角波信号的傅里叶级数表达式方波、三角波的傅里叶级数展开式分别为：方波：U(t)=4Umπ(sinωt+13sin3ωt+15sin5ωt+17sin7ωt+…)三角波：U(t)=8Umπ2(sinωt-19sin3ωt+125sin5ωt-…)若基波为10KHz，幅度为6Vpp的正弦波信号，则合成近似方波所需的30KHz,50KHz的正弦波信号幅度分别应为2Vpp，1.2Vpp；同理，合成近似三角波所需的各信号幅度分别2方波振荡电路CPLD分频巴特沃斯巴特沃斯BPF500KHz方波电压转换及ADC放大放大放大CPLDLCD显示移相及幅度调整移相及幅度调整移相及幅度调整有源加法器5Vpp方波...