多路正弦波合成实验.doc

多路正弦波合成实验目录摘要....................................................................................................................................................1一、系统方案 11、40dB放大器方案比较与选择 12、移相器方案比较与选择 13、加法器方案比较与选择 24、系统整体框图 2二、理论分析与计算 21、40dB放大器的电路分析 22、-45°移相器(1khz)的电路分析 33、-45°移相器(3khz)的电路分析 34、加法器电路分析 4三、系统电路设计 41、40dB放大器电路 42、-45°移相器(1khz)的电路 53、加法器电路 5四、测试方案与测试结果 51、测试仪器 52、测试方案及结果 63、误差分析 7摘要本设计由40dB放大器、移相器和加法器等主要功能模块组成。放大器采用运放级联的方式达到40dB增益,对上次实验衰减网络输出1KHz正弦波衰减信号进行放大;移相器采用一阶全通滤波器,利用其相频特性来实现移相功能;加法器采用普通的反向比例放大器即可实现1KHz正弦波信号与3KHz正弦波信号相加,合成近似方波。关键词:移相器加法器近似方波一、系统方案1、40dB放大器方案比较与选择:方案一:使用三极管搭建放大电路。三极管搭建共射、共基、共集电路,通过级联达到放大倍数要求,并施以一定的反馈提高系统稳定性。此方案成本低,但稳定性差,偏置电流难以调节,且放大带器宽受到三极管特征频率的限制,难以准确控制。方案二:使用运放构成三级级联放大器。第一级放大使用运放搭建同向放大器,提高输入阻抗。第二级、第三极搭建反相比例放大器,使整个放大器输出信号与输入信号同相,并在第三极运放同相端增加偏置调节电路,减小输出电压漂移。此方案可同时满足增益、输出电压漂移小、输入阻抗大和放大带宽的要求。综上所述,本设计的40dB放大器选择方案二。2、移相器方案比较与选择:方案一:无源RC移相器。通过控制电阻与电容的值来调节相移,并通过放大器调节幅度增益为1。本方案思路简单明了,但是,每次调节相移都会引起幅度的变化。方案二:一阶全通滤波器构成的移相器。用放大器构成一阶全通滤波器,移相的大小可通过调节电阻实现,且增益可恒定为1。综上所述,方案二不但电路简单且效果好,故此次设计选择方案二。3、加法器方案比较与选择:加法器只需完成简单的相加任务,普通的反向相加器便可满足要求。4、系统整体框图通过以上分析,系统整体框图如图1所示,系统由放大器,移相器,相加器依次级联而成。相加器输出为近似方波。图1系统整体框图二、理论分析与计算1、40dB放大器的电路分析此放大器由三级放大电路级联而成,第一级为同向放大电路,第二、三级为反向放大电路。输入阻抗分析:第一级的同向输入可提高放大器的输入阻抗,理想状态下,放大器的输入阻抗为无穷大,可满足题目要求的放大器输入阻抗大于100KΩ。放大倍数与输入带宽分析:由于LM324的压摆率较低,因此,应尽量减少后级放大电路的升压压力,避免输出波形在高频输入时失真。为此,选择第一级放大倍数为10,第二级放大倍数为5,第三级放大倍数为2。输出电压漂移分析:由于外部电磁干扰与放大器非理想特性而存