基于常规芯片设计的波形合成电路

摘要：为了了解周期连续信号分解为若干谐波成分或由不同的谐波合成周期信号这一过程，采用常规芯片设计了一组简单电路，包括分频、滤波、放大、移相、加法器合成等电路。通过学生亲自动手搭接电路及观察各测试点信号分解和合成的过程，加深对周期连续信号分解与合成的理解。
关键词：分频；滤波；放大器；移相

O 引言
在“信号与系统”课程的教学中，周期连续信号的分解与合成是学生学习的难点。如何帮助学生加深对理论知识的理解，实验是—个必不可少的环节，对提高学生的实践能力、创新能力以及理论联系实际的能力都有着极其重要的作用。
“信号与系统”课程中，在讲授“周期连续信号的分解与合成”一节时，教学要求有：已知周期信号的数学表达式，按傅里叶级数可以分解为无穷多个不同频率不同振幅的正弦波之和。反之，无穷多个不同频率、不同振幅的正弦波可以合成各种周期信号。本文采用常规芯片设计了一组简单电路，可以实现周期连续信号的分解与合成过程。

1 波形合成原理
任何具有周期为T的波函数f(t)都可以表示为三角函数构成的级数之和，即

因此本设计可以采用基波、三次谐波和五次谐波合成一个近似方波。

2 总体设计
本设计可以划分为分频电路，滤波电路，移相电路及波形合成电路。分频电路包括二分频，三分频和十分频等电路；移相电路包括对其中两个不同频率波形的移相，并且将信号幅值放大到所需要的大小；合成电路就是将10 kHz、30 kHz和50 kHz的正弦波信号合成为方波或三角波。
系统框图见图l所示。