张理兵 奚基相 陈付毅

【摘要】本文设计了一个用于演示波形合成的实验电路，其主要包括方波振荡电路、分频电路、滤波及调理电路和移相加法电路等。实验结果表明：所设计的电路产生的相应幅度的10kHz，30kHz和50kHz正弦波分别作为基波和3次谐波和5次谐波可以合成一个近似方波，并与理论相符。

【关键词】信号合成；方波振荡电路；滤波；移相

1.引言

非正弦周期信号可以通过fourier展开式分解成直流、基波以及与基波成自然倍数的高次谐波的叠加。这个概念是信号与系统、数字信号与处理等多门学科的理论基础，然而这个规律一般都是以抽象的数学公式表示，即使采用仿真的方法来验证，学生也没有一个信号波形分解合成的一个深刻、直观的理解。因此，本文设计了一个信号波形合成的实际电路，用于验证：若要得到某种特殊的周期性电信号，可以将一系列正弦波形合成所需要的电信号。

2.实验内容设计

然，随着谐波增多合成后就越接近方波，但是这与方波还有一定的差距，从理论上讲，按该式由无穷多项满足要求的谐波就可逼近方波了。

本实验要求设计前3次谐波，即1、3、5次谐波，近似合成一定基波频率和幅值的方波。由（2）式可以知道，其1、3、5次谐波的幅值比为1：（1/3）：（1/5），即6：2：1.2，且前三级谐波的频率比为1：3：5。基本功能要求如下：

（1）设计一个能产生300kHz方波信号的信号源。

（2）所得的方波通过分频滤波处理得到10kHz，30kHz，50kHz的正弦波信号。

（3）产生的信号较稳定，且无明显失真。

（4）10kHz，30kHz和50kHz的正弦波分别作为基波和3次谐波和5次谐波，合成一个近似方波。……