信号波形合成毕业设计

信号波形合成毕业设计内容摘要：

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。 方波振荡器：可采用硅振荡器，其可产生高频方波； 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； 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； 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。 整体方案框图 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 7 第三章 单元电路设计 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。 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： 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 8 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。 滤波电路设计 滤波电路 可直接用 FilterPro Desktop 软件得到， 10kHz、 30kHz 和 50kHz的滤波电路如下所示。 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 9 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： 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 10 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[CR1)1()()()(4512111323114502132121451211132321145RRCRCRCRCRCRRRACCRRRRRRRCRCRCRCRSsRRsVsVsAinou t )4()]([C)3(45123221212132121213212120RRRRRCCRRCCRRRRRQCCRRRRRw）（ 则得 )5(1)/()/( )/()/( /)()(02000200200 wQswswQsAwQwssQwsAsA 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 11 式（ 5）为二阶带通滤波器传递函数的典型表达式，其中 0w 成为中心角频率。 令 jws ,代入式（ 4），可得带通滤波器的频率响应特性为 02000 )6()/()/(1)/()(wQjwQjwAjwAu  归一化的对数幅度响应为 )7](1)()(l g [10)(lg20 20020wwwwQAjwA u 带通滤波器的通频带宽度为 QfQwBW /)2/( 00  ， 这样将通频带宽度 BW 和 Q值确定，并结合以上 )7()1(  式，便可算出滤波器各参数值。 移相和加法电路设计 采用 D 触发器使脉冲延迟的方法实现移相，因为用 D触发器实现，方法简单，对我们现在的知识水平可以独立完成，而且电路也很简单，实现效果较好。 加法电路采用我们已修的模拟电子书籍上的反向加法器，但在这里，输入电阻 采用电位器，以方便调整波形的幅度；反馈电阻不要取的太大，这次设计中我们选取的是 20 k 的电阻；而异相断直接接地。 加法电路如下图所示： 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 12 图 7 加法电路 整体电路图 图 8 分频电路和移相电路 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 13 上图是分频和移相电路，由 CPLD 实现。 滤波电路和加法电路见图 图 图 5 和图 7。 原理图 图 9 原理图 版图 图 10 版图 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 14 焊接后实物图 图 11 实物图 南京邮电大学通达学院 2020 届本科生毕业设计（论文） 15 第四章 测试与调整 测试方法 （ 1）先测试第一级方波产生电路，调试输出一个 30kHz 的方波。 （ 2）接着测试 300kHz 的方波经过六分频、十分频、三十分频分别得到的50kHz、 30kHz 和 10kHz 的方波频率。 （ 3）然 后测试滤波与放大电路，调试要求得到一个幅度为 6V 的 10kHz 正弦波、一个幅度为 2。