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东南大学吴健雄学院模电实验信号的产生分解与合成.doc

发布:2017-04-23约4.8千字共17页下载文档
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PAGE \* MERGEFORMAT17 东南大学电工电子实验中心 实 验 报 告 课程名称: 模拟电子电路基础 第 4 次实验 实验名称: 信号的产生、分解与合成 院 (系): 吴健雄 专 业: 电强化 姓 名: 学 号: 实 验 室: 104 实验组别: / 同组人员: / 实验时间: 14年05月15日 评定成绩: 审阅教师: 实验四 信号的产生、分解与合成 一、实验内容及要求 设计并安装一个电路使之能够产生方波,并从方波中分离出主要谐波,再将这些谐波合成为原始信号或其他周期信号。 基本要求 设计一个方波发生器,要求其频率为1kHz,幅度为5V; 设计合适的滤波器,从方波中提取出基波和3次谐波; 设计一个加法器电路,将基波和3次谐波信号按一定规律相加,将合成后的信号与原始信号比较,分析它们的区别及原因。 提高要求 设计5次谐波滤波器或设计移相电路,调整各次谐波的幅度和相位,将合成后的信号与原始信号比较,并与基本要求部分作对比,分析它们的区别及原因。 3. 创新要求 用类似方式合成其他周期信号,如三角波、锯齿波等。 分析项目的功能与性能指标: 能产生稳定的1kHz、幅度为5V的方波; 能滤出方波的基波与三次谐波、五次谐波; 设计移相电路与加法电路; 合成后的波形能够体现出其间相互关系,合成波形接近方波。 二、电路设计(预习要求) 电路设计思想(请将基本要求、提高要求、创新要求分别表述): 基本要求: 方波产生 用运算放大器产生矩形波。Vcc=5V,VEE=-5V 电路原理图如下: 参数选择计算: T=2*R9*C*ln(1+2*R8/R7),f=1/T。 要使f=1kHz,可取2 ln(1+2*R7/R8)=1,则R7/R8≈0.3243606354 若取R7=10kΩ,则R8=3.245 kΩ≈2.7k+220*2+100。 R9*C=1/1000,取C=1uF,R9=1 kΩ。 仿真结果如下 得到的方波只是频率符合要求,还要用电路对其幅度进行调整。得到的方波高电平为5V,低电平为-5V。 先将电压整体移动为全负,再反相放大即可。 仿真结果如下: 其高低电平值会有所偏差,可以调整相关参数(电阻值)??可。 用555矩形波发生器做,电路原理图如下。 参数选择计算:要实现占空比为50%,必须满足R10+R11=R12。f=1/(1.4*R12*C2),取C2=100nF,R10、R11、R12取值只要满足上述等式即可。 滤波电路 1kHz滤波器电路原理图: 仿真结果: 3kHz滤波器电路原理图: 仿真结果: 实验发现一次滤波得到的波形并不稳定,因此用同样的电路再对所得信号进行一次滤波。 提高要求: 5次谐波滤波器 5kHz滤波器电路原理图: 仿真结果: 五次谐波类似的也进行两次滤波。 移相电路 本次移相电路的设计以三次谐波为基准,分别对基波与五次谐波进行移相,其中五次谐波进行了两次移相,基波移相一次。电路结构完全相同,只是电容值不同,采用电阻反馈。 电路原理图: 基波: 五次谐波: 加法电路 加法电路要实现基波、三次谐波、五次谐波按比例相加来逼近最初的方波,因而要对其叠加的电阻值进行选取。此处选择的是反相加法电路。电路原理图如下: 仿真波形如下: 电路结构框图(请将基本要求、提高要求、创新要求分别画出): 我们将提高与基础合在一起做的,因此只有一张流程图。 电路原理图(各单元电路结构、工作原理、参数计算和元器件选择说明): 电路原理图如上。其中移相电路、滤波电路的元器件参数先进行大概的计算,再根据实际电路进行微调。关于元器件的选择,基本芯片是集成运放,包括uA741、LM324以及用于矩形波发生的555定时器。 列出系统需要的元器件清单(请设计表格列出,提高要求、创新要求多用到的器件请注明): 元件名称数目元件名称数目元件名称数目LM3242电容105 1电阻330Ω3uA7412电容10314电阻100Ω3555定时器1电阻10k11电阻100k5电阻20k4电阻330k1电阻200Ω4 电路的仿真结果(请将基本要求、提高要求、创新要求中的仿真结果分别列出): 仿真波形见上面的设计思路。 三、硬件电路功能与指标,测试数据与误差分析 硬件实物图(照片形式
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