圖2 20kHz低通濾波器

圖3 35kHz低通濾波器

3.3 移相電路

RC移相網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的計(jì)算：

要求疊加后的信號(hào)移相范圍為-45°~+45°，設(shè)A信號(hào)為Asin（ωt+45°），B信號(hào)為Bsin（ωt+45°），疊加后的信號(hào)為

改變A和B的值就可以改變疊加后信號(hào)的相位。

只有輸入信號(hào)的頻率與RC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率相同時(shí)，才會(huì)有45°的相移，因此隨著輸入信號(hào)頻率的變化，RC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率也要相應(yīng)的改變。根據(jù)公式

f=1/2πRC     （5）

推導(dǎo)可得R值，取電容C為0.1μF,當(dāng)輸入信號(hào)的頻率為100Hz時(shí)，R=16kΩ，當(dāng)頻率為1kHz時(shí)

R=1.6kΩ，當(dāng)頻率變?yōu)?0kHz時(shí)，R=160Ω。

輸入的正弦信號(hào)經(jīng)過(guò)RC構(gòu)成的超前和滯后網(wǎng)絡(luò)后經(jīng)過(guò)運(yùn)放（OPA37）構(gòu)成的射極跟隨器，然后通過(guò)電位器R3疊加，再經(jīng)過(guò)放大電路通過(guò)一個(gè)電位器輸出。電路圖如圖4所示。

圖4 移相網(wǎng)絡(luò)

3.4 加法器

此加法器為同相加法器，由于集成運(yùn)放可視為理想運(yùn)放，其輸入端可視為虛短和虛開(kāi)路。在同向端運(yùn)用節(jié)點(diǎn)電流方程可求得輸出：

圖5 加法器

3.5 有效值檢波

有效值檢波采用真有效值/直流轉(zhuǎn)換芯片AD637能計(jì)算任何復(fù)雜波形的真有效值、平均值、均方值、絕對(duì)值，具有分貝輸出（0~60 dB）。具有寬頻帶，量程在0~7 V范圍內(nèi)可調(diào)。

AD637內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括有源整流器（即絕對(duì)值電路），平方/除法器、濾波放大器、獨(dú)立的緩沖放大器、偏置電路五部分。使用AD637在測(cè)量峰值系數(shù)高達(dá)10的信號(hào)時(shí)附加誤差僅為1%,且外圍元件少、頻帶寬。對(duì)于有效值為200 mV的信號(hào)，-3dB帶寬為600kHz;對(duì)于有效值為1V的信號(hào)。-3dB帶寬為8MHz.該方案硬件簡(jiǎn)單，兩且精度很高，效果理想。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件流程圖見(jiàn)圖6,本系統(tǒng)選用MSP430F449單片機(jī)，主要負(fù)責(zé)對(duì)方波、三角波10k、30k、50k等各次諧波連行采樣，并用LCD12864對(duì)各次諧波的峰值顯示；在程序運(yùn)行的過(guò)程中，可通過(guò)16x16矩陣鍵盤(pán)控制選擇波形及階數(shù)的切換。

圖6 軟件流程圖

5 結(jié)束語(yǔ)