[實用新型]信號諧波分解與合成裝置

有效

• 申請號: 201120204443.4
• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN202094872U
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 徐浩;劉林;黃穎
• 申請（專利權）人: 徐浩
• 主分類號: H03K23/66
• 分類號: H03K23/66
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本實用新型涉及一種信號處理裝置，特別是一種信號諧波分解與合成裝置。

背景技術

學生在電路、電機等專業課中學習了傅里葉函數與信號原理，知道所有信號都是由不同頻率、不同幅值的正弦信號組成的。但是學生基本上都處于一種模糊的理論狀態，并不知道基波與諧波的具體情況，缺乏對傅里葉函數的深刻認識。然而在學校的實驗室中還沒有一套具體的如何讓學生去了解信號的基波與諧波試驗的裝置。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種信號諧波分解與合成裝置，采用以方波為研究信號，裝置產生方波信號，然后將信號經數值分頻、有源濾波、放大、移相、加法、減法等電路。將信號中的基波與諧波分離出來，并調節，合成特殊的波形來演示給學習者觀看，加深對信號的了解。

為解決上述技術問題，本實用新型采取的技術方案是：信號諧波分解與合成裝置，方波振蕩電路連接分頻/濾波/放大電路，分頻/濾波/放大電路連接移相電路，移相電路連接加法/減法電路，加法/減法電路連接顯示電路。

所述方波振蕩電路采用施密特觸發器電路。

所述分頻/濾波/放大電路的分頻電路包括十分頻電路、三十分頻電路、六分頻電路，所述十分頻電路由：信號輸入計數器U1，計數器U1連接D觸發器U2A構成，所述三十分頻電路由：十分頻信號連接異或門U5A、反相器U8A后連接兩個D觸發器U2B、U3A構成，所述六分頻電路由：信號輸入D觸發器U3B，D觸發器U3B連接異或門U5B、反相器U4A、D觸發器U6A、U6B組成的三分頻電路而構成。

所述分頻/濾波/放大電路的濾波電路為有源四階低通電路。

所述分頻/濾波/放大電路的放大電路由：正弦波信號輸入放大器，放大器連接滑動變阻器構成。

所述移相電路為有源RC移相電路。

本實用新型信號諧波分解與合成裝置，從信號產生、分頻、濾波、移相到諧波合成，直觀展現信號基波與諧波的產生和最終合成效果，讓學生對信號中諧波與基波概念更加清楚。模擬硬件電路中芯片、電阻都是可拆卸，安裝，方便更換器件。還可以通過更換相應電阻值大小可以得到不通的諧波。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：

圖1為本實用新型裝置系統結構框圖；

圖2為本實用新型裝置方波振蕩電路圖；

圖3為本實用新型裝置分頻電路圖；

圖4為本實用新型裝置濾波電路圖；

圖5為本實用新型裝置放大電路圖；

圖6為本實用新型裝置移相電路圖；

圖7為本實用新型裝置加法電路圖；

圖8為本實用新型裝置減法電路圖；

圖9為本實用新型裝置單片機信號處理流程圖。

具體實施方式

本實用新型信號諧波分解與合成裝置，利用CD40106施密特觸發器組成一個簡單的震蕩電路，產生300KHz方波信號，分頻部分由D觸發器CD4013和6反相器CD4069等系列芯片組成，可以將300KHz方波信號分頻為10KHZ、30KHz、50KHz。正弦信號濾波電路是由OP37組成的二級四階低通濾波，可以將方波信號中的基波分量精確過濾出來。經過放大衰減電路將三路正弦波峰峰值調整為6V、?2V、?1.2V的正弦波，后在經過由電阻、電容、運放組成的移相電路將3個正弦波的相位精準地調至確定的角度，再經過加法器疊加得到近似方波和三角波。正弦波通過真有效值轉換芯片AD637轉換電路，可以得到正弦波的有效值，再送至單片機內部A/D采樣，處理，液晶顯示，或選用示波器測量顯示。

1）、方波振蕩電路，如圖2所示：

???采用集成施密特觸發芯片CD40106形成方波，可以同過設置電阻電容將方波頻率從幾千Hz調制1MHz，滿足我們300Khz的要求。

???為了產生能經過分頻產生比較完美的10KHz、30KHz、50KHz的方波信號。將震蕩電路頻率增設置成300KHz，在這個頻率下，經過偶次分頻6、?10、?30分頻就得到了比較理想的信號。故裝置選用電路比較簡單，效果比較穩定的施密特觸發器CD40106作為震蕩電路的核心器件。在外界電阻R1=330Ω、微調滑動變阻器POT=100Ω，電容C1=0.01uf，的調節下將輸出的方波信號調至300KHz。

2）、分頻電路，如圖3所示：

???采用計數器和D觸發器聯合分頻，并用邏輯門元件做輔助來控制占空比，選擇74ls90做計數器芯片，D觸發器選用的CD4013，再配相應的邏輯門。