方波发生电路实验报告.docx

东南大学电工电子实验中心
实验报告
课程名称：电工电子实验
第1次实验
实验名称：波形发生分解与合成
院（系）：吴健雄学院专业：高等理工班
姓名：
学号：
实验室: 实验组别：
同组人员：无实验时间：2013年8月24日
评定成绩：审阅教师：
实验内容要求
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次谐波滤波器及移相电路，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。
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
实验内容要求

图1：方波发生电路
图1中的方波发生电路，利用迟滞比较器基础上，把输出电压经电阻电容反馈到集成运放的反相端，然后在运放的输出端使用两个稳压管组成的双向限幅电路，得到较理想的1kHz方波。

设计滤波器主要使用软件FilerPro，采用贝塞尔三级滤波结构，提取基波、三次谐波、五次谐波的设计电路如图2，图3，图4所示。
图2：提取基波的滤波器设计
图3：提取3次谐波的滤波器设计
图4：提取5次谐波的滤波器设计
移项电路设计
按照要求应该是将分离的基波、三次谐波和五次谐波用加法器相加，但是由于在滤波的过程中对原来的波形可能会有相位的偏差，因此在相加之前需要对他们进行移项。移项电路有以下两种选择。
图5：图6：
通过调节电路的参数可以进行相位的具体调节。
加法电路设计
在通过移项电路将各个波形相位调节一致之后，通过简单的反相加法器就能得到最后的合成信号
图7：反相加法器
模拟电路调试
方波发生器
模拟得到的方波幅值较低，我们计划在具体搭试时加一级放大器，将其放大至设计要求的5V。
基波
基波的幅度和频率很好，但是经过滤波电路产生了180°的相位差。
3次谐波
3次谐波的幅度和频率都有很一点的偏差，但是偏差量很小。
5次谐波
5次谐波的情况与三次谐波相似。
合成波
合成波与原信号相比，有一定的相位偏差，且幅度相差接近十倍。
实际电路搭试
在仿真中上述电路功能均能很好的实现。
在搭试电路的过程中，我们采取分模块逐步调试的方法，按照方波发生电路、一阶滤波电路、三阶滤波电路、移相电路和加法电路的顺序，在搭好每一部分的电路后对其进行检查并且观测输出信号，及时修改和优化，缩短了调试时间。
方波产生电路部分，我们采用迟滞比较器基础上，把输出电压经电阻电容反馈到集成运放的反相端。在运放的输出端使用两个稳压管组成的双向限幅电路。限幅以后，测量得方波的频率在972Hz左右，基本符合设计要求。而方波的幅值为±400mV，因此在后面接了一级放大电路将信号放大到设计的Vpp=。
一阶滤波电路由三级滤波器连接而成。我们在搭试完成这一部分电路后进行了测试，发现没有信号输出。逐级检查滤波器，发现第一级起到积分电路的