倍频式振动合成信号源研制.pdfVIP

第 16卷 第 2期 大 学 物 理 实 验 V01．16No．2 2003年 6月出版 Pl{YsICALE ，E删 ENTOFCOU正GE Jun． 2003 文章一号 ：1007—2934(2oo3)o2—0061一o3 倍频式振动合成信号源研制 李建 民 (张家 口师专 ，张家 口，ff／5(r2,8) 摘 要 利用倍频 电路产生十路不同频率的相干信号，通过滤波 、移相、幅度调整、加法 器、乘法器等 电路可实现用多路正弦信号做波形合成 、两路信号的同向振动合成，李萨 茹图形、调幅波等实验及演示。 关键词 倍频 ；锁相环 ；带通滤波器；波形合成 中圈分类号 ：TNO14 文献标识码 ：A 1 引言 利用示波器做振动合成演示是演示振动合成的一个较好方法，但要求两路正弦信号 的位相稳定 ，分频式振动合成信号源可获得不同频率 比的两路正弦信号，但要获得有一定 规律的若干路正弦信号同时输 出就困难 了。例如做方波合成时需厂 ．厂、5．厂、 …一等频率 ． 同时输 出，为此我们研制了倍频式多路振动合成信号源 ，输 出 10路不同频率的正弦信号， 除可用于两路信号的同方向振动合成演示、两路信号的垂直方向振动合成(李萨茹图形) 演示外 ，还可以用多路 同向振动合成方波、三角波等，同时增加 了调幅波的演示功能，这样 用此信号源除可做为演示振动合成的信号源 ，还可以用此仪器做方波、三角波等波形合成 的学生分组实验。 圈 1 倍囊式振动合成信号蠢曩理圈 收稿 日期 ：2003—01—13 一 6l 一 2 基本原理及 电路设计 倍频式振动合成信号源的原理图见图1。 振荡器：振荡器的作用是产生基本频率 的方波信号，这里采用晶体振荡器 ，经分频 得到 厂，其频率应大于 100赫。 倍频电路：倍频 电路的作用是产生所需要 的倍频，本信号源设计为 10种频率输 出， 除 外还有 、 、 、 、V、9／、IIf、13／、15／。倍频龟路 由计数器和锁相环构成锁相环 路，锁相环用 4O46集成电路，计数器并无特殊要求，能用的集成 电路很多，(要产生 倍频 就将计数器接成 I／n计数器即可)，详细电路可见参考文献[2]。 滤波电路：滤波电路的作用是将方波中的一次谐波选 出滤掉高次谐波，选用由运算放 大器和电阻电容构成的带通有源滤波器，宜采用 CMOS结构的运算放大器(例 314o)。 移相电路：移相电路可利用晶体三极管集 电极与发射极有 180o位相差的道理，配合电 位器及电容，可实现 0—180。相移，为实现 360。相移，在图I所示的倍频 电路与滤波 电路之 间再增加一倒相器4049(图I中没有画出)，用一单刀双掷开关控制是否接入倒相器，倒相 器可实现 180。相移 ，这样就可实现 360。各种位相输 出。 幅度调整：幅度调整电路的作用除对输出信号的幅度进行调整外，还是 10路信号的 输 出级，采用三极管及电位器等构成的射极输 出器，可实现输 出信号幅度的连续调整。 加法器 ：加法器的作用是对两路或多路信号进行相加，由一级运算放大器做成 1O路 输入端的加法器，其电路结构可在任何一本介绍运算放大器的书中找到，某一路信号是否 接人到运算放大器的输入端 由一单刀双掷开关控制 。 乘法器 ：为演示调幅波设置了乘法器，选用 1595乘法器集成 电路，用 15f做载波，用 f 做调制信号，所以乘法器仅用两路输入信号，信号是否接人 由单刀双掷开关(与上述加法 器共用)控制。 3 仪器的使用 要使仪器发挥全部功效需配备双踪示波器和毫伏表 。 垂直方向振动合成 位于幅度调整电路后面的 10路输 出每路信号都可以做 360o位相