信号波形处理设计论文.doc

8信号波形合成实验电路摘要：本设计由六个模块构成：方波信号产生模块，正弦信号产生模块（滤波模块），幅度调节模块，波形叠加模块，以及正弦波幅值测量。利用晶振和CD4060产生方波，以提高信号的频率稳定度，采用74LS161构成分频电路得到所需要的信号频率。使用FilterSolution软件设置RC参数实现具有较好截止特性的低通滤波器对方波进行滤波，以得到所需正弦信号，幅度、相位调节后用运算法放大器构成加法电路实现正弦信号的合成，采用减法电路实现三角波。采用MSP430单片机控制TLV1544实现了电压测量功能。关键词：信号合成，滤波，TLC085,MSP430Abstract：Thisdesignconsistsofsixblocks:pulsesignalgeneratedmodule,sinesignalgeneratedmodule(filtermodule),amplitudeadjustmentmodule,waveformmodules,andthesinewaveamplitudemeasurementmodules.UsecrystalsandCD4060producesquare,inordertoimprovethesignalfrequencystability,using74LS161constitutefrequencycircuitreceiverequiredsignalfrequency.UsingthesoftwareconfigurationseparateRCparametershavegoodbythecharacteristicsofwavelettootherlow-passFiltertogetFilterforsinusoidal,amplitude,phaseadjustingmethodofoperationamplifiercomprisebyadditionofsinesignalcircuitimplementation,usingsubtractioncircuitrealizedtriangle.UsingMSP430MCUcontrolTLV1544realizedvoltagemeasurementfunctions.Keywords：signalsynthesis,filtering,TLC085,MSP430目录1.方案设计与论证11.1方波振荡器单元方案设计11.2分频器单元方案设计21.3滤波单元方案设计21.4移相单元方案设计21.5加法器单元设计31.6正弦波幅度测量模块32.电路设计32.1方波振荡电路32.2分频器电路42.3滤波单元电路设计42.4调相单元电路52.5加法器单元电路52.6减法器单元电路52.6正弦波幅度测量模块电路63.系统测试63.1测试仪器63.2测试方法63.3测试数据83.4误差分析94.设计总结95.参考文献91.方案设计与论证分析题目要求可以将电路分成几个模块，振荡电路产生所需要的方波后经分频滤波产生正弦信号，调相将10kHz方波的各次谐波对准并调节它们幅度，利用加法器进行叠加得到一个方波信号。这原理可以利用傅里叶级数分析得到。设计者认为难点在于采用各种频率方波的产生和滤波器设计。根据题目基本要求系统方案如图1所示：方波图1系统组成框图1.1方波振荡器单元方案设计竞赛任务中需要产生10kHz、30kHz和50kHz的正弦波信号，为了方便后续分频设计，设定方波振荡电路输出频率为750kHz，设计过程中我们比较了如下几种方案：方案一：采用比较器在低频范围内（10Hz-10kHz）内，对于固定振荡频率来说，该方法是一种实现简单、效果理想的方波振荡器。而本设计中需要方波振荡电路产生150kHz方波，若采用该方案则会出现后沿失真的矩形波，故本设计不采用该方波振荡电路。方案二：采用NE555集成芯片用NE555集成芯片外接电阻电容产生方波信号，能够满足设计的频率需要，但在大赛期间实际搭建时产生的波形有失真,产生的方波信号易受干扰，信号波形不稳定毛刺较多不利于分频，因此舍弃此方案。方案三：锁相环CD4046CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，具有电源电压范围宽（为3V－18V），输入阻抗高(约100MΩ)，动态功耗小的特点。产生的方波信号频率满足设计需要，并且波形理想。故本设计采用该方法实现方波振荡电路。1.2分频器单元方案设计在该部分电路设计时，设计者考虑了几个问题：首先，信号波形要纯净方便，频率成份清楚；其次，就是信号输出的占空比最好是50%，考虑了如下几种方法：方案一：FPGA/CPLD可编程逻辑器件在FPGA/CPLD上使用VHDL进行分频器设计，可以实现任意分频，且信号稳定性好，考虑到与模拟设计大赛主题，没有采