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方波信号合成电路 课题名称 姓 名 院、系、部 专 业 指导教师 2012年 月 基波：4KHZ 3次基波：12KHZ 5次基波：20KHZ 2 采用120khz方波分频： 二：方案分析 方波产生电路 方案一：用555定时器构成多谐震荡器，占空比可调节（10%~90%），适合产生中低频。 方案二：用运放产生方波信号，若选用TLC083芯片，压摆率可达19V/us，带宽为10MHZ。可实现可调震荡。 经分析，本系统采用方案二。 分频器 方案一：采用可编程逻辑控制器。 方案二：采用74LS161对120KHZ方波信号进行分频，可得占空比为50%的12KHZ、20KHZ信号，其电路简单，成本低。 经分析，本系统采用方案二。 滤波电路 方案一：采用RC滤波，有源滤波电路。 方案二：TLC04芯片，四阶低通滤波。 经分析，本系统采用方案二。 （4）求和电路：用反向求和电路，不用同向求和电路 单元二：方波振荡电路设计 （1）555定时器，构成震荡电路，只能产生中低频信号。 当T充 T放时，输出方波。 T T充+T放 0.7（RA+RB）Ｃ f 1/T 1/0.7 RA+RB C 1190 2 由运放构成方波振荡电路（迟滞比较器） 1 选择合适的R1，生成1KHZ的方波信号。 2 改变R1的值，增大输出信号的频率。 单元三：方波振荡电路制作 确定元件参数 f 120kHZ f 1/2.2RC C 0.1uf R?→ R 37.8k 元件清单 TLC083 1片 100K电阻 2只 CD40106 1片 104 2只 10uf （储能） 2只 10k（电位器） 1只 102（电容） 1只 电路原理图。 单元四：分频器的设计与制作 一、74LS161介绍 四位二进制可预置的同步加法计数器 RD: 异步负数端 CP：时钟 P0~P3：四个数据输入端 CEP/CET: 记数始能端 Q0~Q3: 数据输出端 TC: 进位输出端 CP PE RD CEP CET Q × × L × × 全为L ↑ L H × × 预置数据 ↑ H H H H 记数 × H H L × 保持 × H H × L 保持 当RD 0时，输出全为低电平。 异步清零，当RD 0，Q3Q2Q1Q0 0000 同步置数 PE 0 RD 1 ，且CP端有上升沿时，将P0~P3的数据送到Q0~Q3上输出。 记数 PE RD CEP CET 1，且有上升沿。 保持 只要CEP、CET有一个为低电平。 二、分频 若为n分频，输出信号的一个周期包含n个CP 三、分频器设计：6分频、10分频、30分频。 （1）6分频器 输出的一个周期包含6个CP时钟周期，且高低电平各占3个。 方案：将Q3作为输出 当Q3Q2Q1Q0 0000时，通过置数功能，使Q3Q2Q1Q0 0110 当Q3Q2Q1Q0 1000时，通过置数功能，使Q3Q2Q1Q0 1110 PE Q2/Q1 P3~P0 Q3 110 RD CEP CET 1 （2）10分频器 将Q3作为输出 Q3Q2Q1Q0 P3P2P1P0 0100 Q3Q2Q1Q0 P3P2P1P0 1100 其电路连接图如下： （3）30分频器 方案 ① 5*6 2片74LS161 方案 ② 10*3 2片74LS161 方案 ③ 15*2 1片74LS161，一片74LS74 以上三个方案中选择方案③，其电路图如下： 单元五：滤波电路的制作 设计任务 4K （方波）→ 4K（正弦） 12K（方波）→ 12K（正弦） 20K（方波）→ 20K（正弦） 设计三个低通滤波器，截止频率分别为4K、12K、20K。 二、TLC04 （1）时钟频率：截止频率 50：1，因此需要200K、1M的时钟。 （2）截止频率：0.1H~30KHZ （3）供电：+-2.5v~+-6v （4）封装（DIP-8） CLKIN：CMOS时钟 CLKR：TTL时钟 LS：电平选择（LS 1 CMOS电平；LS 0 TTL电平） 单元六：相位调整电路的制作 一、理论分析 f t 4/πsinωt f3 t 4/π*1/3*sin3ωt f5 t 4/π*1/5*sin5ωt 当t 0时，f t f3 t f5 t 0 当t 2π时, f t f3 t f5 t 0 基波的一个周期与3次谐波的3个周期及5次谐波的5个周期重合。 二、调整方案 其中（1）是超前调整的方案。