正弦信号频率误差估计

一、对00()cos(2)()s t a f t m t πθ=++进行频率误差估计 1.插值FFT 估计频率原理

单一频率实正弦信号表示为

)2cos()(00θπ+=t f a t s (1)

其中0f a 、 和0θ分别为正弦信号的幅度、频率和初相。按等间隔N T t /=?对)(t s 在0～T 区间内进行采样得到长度为N 的序列)(n s 。)(n s 的N 点DFT 记为)(k S ，鉴于实序列的DFT 的对称性，忽略DFT 频谱的负频率成分，只考虑离散频谱的前 N/2点，有

12/,...,2,1,0]},)(1

[exp{]/)(sin[2)](sin[)(0000-=---?--=

N k T f k N

N j N T f k T f k a k S πθππ(2)

)(k S 幅度最大值处的离散频率索引值记做1k ，]int[01T f k =，]int[x 表示取最接近

x 的整数，对于较大的N ，在幅度最大处，)(k S 的幅度可以近似表示为

πδ

πδ2)

sin()(11Na k S A =

= (3)

其中f f k f ??-=/)(10δ为信号频率与其DFT 幅度最大处对应频率的相对偏差，

T f /1=?，δ的变化范围为-0.5～0.5。在紧邻1k 的左侧和右侧的两条谱线中幅度

较大处（以下称为幅度次大值,对应的离散频率索引值记做1,122±=k k k ），)(k S 的幅度可近似表示为

)

1(2)sin()(22δππδ-=

=Na k S A (4)

2A 与1A 的比值记做α,根据式(3)和(4)式,有

δ

δα-=

=112

A A (5) 根据2A 与1A 的比值可以得到δ的估计值

2

121A A A +=

+=

αα

δ (6) 根据δ值可对由离散频谱得到的0f 的估计值进行插值从而得到更精细的频率估计值

f k f ?±=∧

)(10δ (7)

式中符号根据2k 的位置确定，若112+=k k 取加号，反之取减号。 2．高斯白嗓声背景中插值FFT 方法的频率估计误差

在加性噪声背景中的观侧值采样序列可以表示为)()()(n z n s n r +=，)(n z 为高斯白噪声序列，其方差为2z σ，采样序列的信噪比为)2/(220z a SNR σ=。)(n r 的DFT 可表示为

12/,...,2,1,0),()()(-=+=N k k Z k S k R (8)

)(k Z 的方差为

2)](var[z N k Z σ= (9)

在)(0SNR N 较大的情况下,采样序列)(n r 的DFT 在最大谱线处的幅度可近似表示为

11111)(U A Z real A R +=+= (10)

1Z 为迭加在)(k S 幅度最大处的噪声, )(11Z real U =为1Z 的实部。同理，当δ不接近0（即次大谱线的幅度不接近0）时，DFT 次大谱线的幅度可表示为

22222)(U A Z real A R +=+= (11)

2Z 为迭加在)(k S 幅度次大处的噪声, )(22Z real U =为2Z 的实部。1Z 和2Z 均与)(k Z ，因此1U 和2U 均服从高斯分布，而且不加窗时1U 和2U 相互独立，

2/)var()var(221z N U U σ==。

因此噪声背景中采样序列的DFT 幅度次大值与最大值之比α可表示为

1

12

2121

2/1/1A U A U A A R R ++?

=

=

α (12) 在信噪比较高或N 较大情况下，22/A U 及11/A U 大于或接近1的概率很小，在下面分析估计误差时忽略这种小概率情况而假设1/22??A U 及1/11??A U ，因此可以将上式展开成级数，并路去高次项，α可近似表示为

)1(1

12212A U

A U A A -+=

α (13)

因此噪声背景中δ的估计值可近似表示为（以下在不致引起混淆的情况下忽略δ的绝对值符号）

)

(111

111

22211

12

222

1U A A U A A U A A U A A A -++-+?+=+=∧

ααδα

(14) 同理也可以将式(14)展开成级数，并略去高次项，于是的δ估计值可近似示为

2

11

222

2111222211212)()(1)()(U A A U A A U A A U A A A A A A -+--+++=

∧

αδ (15)

由于上式的最后一项远小于前两项，可以忽略不计，所以上式又可以近似为

)()(11

2

22

211212U A A U A A A A A A -+++=

∧

αδ (16) 所以，αδ∧

的方差可表示为

)

(4)(2)1()()var(02

42122212212242121SNR Na A A A A N A A A A A z ++=

++=∧

σδα (17) 将1A 和2A 代人式(17) ，整理，并考虑到∧∧=δδα)(E ，得αδ∧

的均方误差

)

(sin )(])1[()1()var()(2

0222δδδδδδααc SNR N mse +--=

=∧

∧ (18)

当δ=0.5时，αδ∧

的均方误差最小，为

)

(32)(02

SNR N mse πδα=

∧

(19)

当δ接近0时，上式分析不成立。当δ=0时，02=A ，2/1Na A =，22Z R =，

11A R ≈，)/(2/212Na Z A Z =≈α。当δ接近0时，δα≈，αδ∧

的均方误差可表示为

)(2

)

()()()()()(02

22

2

22

SNR N Na N Na Z E E mse mse z ===

==∧

σααδα (20) 而式(18)在δ=0处的值为)(/10SNR N 。

DFT 系数幅度最大值1R 及次大值2R 都位于sinc 函数的主瓣内，112±=k k 。

当δ接近0时，2R 较小，与最大谱线另一侧第一旁瓣内的谱线幅度3R 接近，3R 的位置记做3k ，223±=k k 。可以证明，无噪声干扰时始终有32R R >。但是，在噪声干扰背景下，当δ较小时会发生32R R <的情况。根据前面的讨论，δ的符号根据第二大谱线是位于最大谱线的左边还是右边来确定，因此DFT 幅度第二大谱线位置的错误将造成δ的符号错误。 当信号的实际频率为f k f ?+=)(10δ时，根据DFT 系数幅度次大值与最大值的比值得到的频率估计值为

f k f ?-=∧

∧

)(10δ，从而造成频率估计出现()f ?δ2的误差。若这种错误出现的概率

较大，则这种频率估计方法失去意义。 发生这种情况的概率与DFT 点数N 以及信噪比有关，同时也与δ值本身的大小（即信号频率偏离最大谱线的大小）有关。因此对应一定的DFT 点数和信噪比，存在一个阈值TH δ，只有在TH δδ>时，才能利用DFT 系数的幅度信息进行频率插值。

为了确定上述情况造成的δ估值的误差，需首先求出发生这种判断错误的概率。根据式(2)，()S k 在3k 处的幅度为

3sin()2(1)

Na A πδπδ=

+ (21)

因此3R 的幅度可以表示为

33333()R A real Z A U =+=+ (22)

将3R 当作第二大值的概率为32()()e P P R R δ=>。代入3R 及2R ，整理得

32())e P P U U δ=->

(23)

因23232()()0,var()var()/2z E U E U U U N σ====，又3U 与2U 均服从正态分布且互不相关，有

32)]1U U -= (24) 所以

1

()2e P erfc δ= (25)

其中,()erfc x 为补误差函数。因此，给定DFT 长度Ｎ、信噪比和δ，利用上

式可计算出相应的()e P δ。根据()e P δ可计算次大值方向错误造成的频率估计的（相对）均方误差为

22()(2)()2e e mse P erfc δδδδ∧

== (26)

因此插值FFT 方法估计频率的总的(相对)均方误差为

2()()e T

mse mse ασδδ∧

∧

=+ (27)

将(18)和(26)代入(27)，得

222202

2

(1)[(1)]()sin 2()T

erfc N SN R c δδδδσδ+--+= (28)

以下是在高斯白嗓声背景中用插值FFT 方法对00()cos(2)()

s t a f t m t πθ=++进行频率估计误差

图1 不加窗时频率估计均方根误差理论计算

SNR0从上到下为42、24、12dB

3. 加窗对频率估计误差的影响

为了抑制频谱泄漏，通常在进行FFT 之前对采样序列进行加窗处理。加窗后1A 和2A 仍随δ变化，但变化规律不同于式(3)和式(4)，因此不能用式(6)估计δ值。对于Hanning 窗，加窗后仍可得到利用1A 和2A 的比值α估计的δ解析式，而对于其它窗函数可以采用数值方法获得利用α估计δ的对应关系。下面以Hanning 窗为例，讨论加窗情况下插值FFT 方法的频率估计误差，在加Hanning 窗情况下，可按下式估计δ

211

αδα-=+ (29)

将(13)式代入(29)式，得

2112

212

12121

23()()A A A A U U A A A A A δ-=

+-++ (30)

10

10

10

10

10

由于加窗后2U 和1U 相关， 不能像式(17)那样直接计算δ的方差，根据公式

22var()2x y xy x y x y σσρσσ±=+±，其中2

x

σ和2y σ分别为x 和y 的方差，xy ρ为x 和y 的相关系数，有

22

122

21

1212421211

9var()[var()var()2()()]()A A A U U std U std U A A A A δρ∧

=--+ (31) std(x)表示x 的标准差，窗函数记为w(n)，则有

1

2

2

2120

var()var()()N z

z n U U n G N ωσ

ω

σ-====∑ (32)

式中，120

()/N n G n N ωω-==∑。将式(32)代入式(31)得

22

1212124

120

9(2)var()4()A A A A NG A A SNR ω

ρδ∧

+-=+ (33) 式中12ρ为1U 和2U 的相关系数，12ρ与窗函数有关，且可由下式确定

1

2

2(/)

1

2

2(/)0

12121

2

120

()cov(,)

1()()()

()

N j n N N j n N n N n n n e U U n e std U std U NG n ππω

ω

ρω

ω

--=-====

=

∑∑∑ (34)

由于加窗使得正弦信号的FFT 主瓣变宽，3A 也在主瓣之内，其幅度及随δ的变化率与不加窗时相比均大大增加。又由于3U 与2U 相关，(经过计算可得，对于 Hanning 窗，230.17ρ=)，出现32R R >的概率大大降低，次大值方向错误造成的频率估计的误差可以忽略，因此加窗情况下，δ的估计误差由式(33)确定。

10

10

10

图2加窗时频率估计均方根误差理论计算SNR0从上到下为42、24、12dB

以上是在高斯白嗓声背景中加Hanning 窗方法对

00()cos(2)()s t a f t m t πθ=++进行频率估计误差

二、对00()cos(2())s t a f t m t πθ=++进行频率误差估计

考虑收到的信号由单一频率复正弦信号和复高斯白噪声组成，表示为

0(),0,1,2,...,1t i t u t x Ae t N ωθ++==- (35)

其中0A ω、 和θ分别为正弦信号的幅度、频率和初相。t x 是由0()i t t Ae z ωθ++近似而来，t z 是均值零、方差为2z σ的复高斯白噪声，12t t t z z jz =+，1t z 和2t z 是均值零、方差为2/2z σ的实高斯白噪声，且互不相关。则可知式(35)中的t u 是方差为22/2z A σ的零均值实高斯白噪声。则相位有

0,0,1,2,..., 1.t t x t u t N ωθ∠=++=- (36)

只希望进行频率估计，并避免差分相位数据的相位展开

1,0,1,2,...,2t t t x x t N +?=∠-∠=- (37)

将式(36)代入(37)得

01t t t u u ω+?=+- (38)

0ω的最大可能性估量等价于对式（38）进行最小方差无偏估计得

100(1)(1)T J C ωω-=-- (39)

其中[]012T

N -= ，[]1111T

= ，C 是t 的协方差矩阵，则

101111

T T C C ω-∧

-=

（40）

对应的0ω∧

的均方误差为

01

1

()11

T Var C ω∧

-=

（41） 因是0ω∧

无偏估计，有[]011,,0,1,2,...,2t t t u u u u t N ω+=+=-=- 。而为了估计

1C -，首先可知t 是一个带有方差为22/2z A σ的噪声的实移动平均过程，系数

011,1b b ==-，协方差函数的系数为

222201

2

2

2

2012

2

(0)()2(1)(1)22()0, 2.

z z z z c b b A A c c b b A

A

c k k σσσσ=

+=

=-=

=-

=≥

则协方差矩阵可表示为

22

210001210020002z C A σ-?? ?-- ?

= ? ???

也可表示为

[]22min(,),1,12z ij ij C i j i j N A N σ?

?=

-≤≤-????

（42） 经过以上计算之后，有

22

1

2

222120

(1)116(1)116T

Z

N T t t

t Z

N N A C N N A

C σωσ---=-=-=

∑

其中

2

3

22(1)2112t N t N N N ω????--??????=-????-??

????????

因此式（40）可表示为

2

00

N t t t ωω-∧

==∑

由于2

1N t t ω-==∑，而0ω∧

在高信噪比下是无偏估计，则频率估计的式子可写成

11t t t t t x x x x *++?=∠-∠=∠∠ （43）

因此

2

010

N t t t t x x ωω-∧

*+==∠∠∑ （44）

对应的0ω∧

的均方误差由式（41）可改写得

02

22

6()(1)

z Var A N N ωσ∧

=

- （45）

由式(43)和式(44)可将0ω∧

重写为

11

022

00126

(1)(1)N N t t t t t x x N N N N ω--∧

===∠-∠--∑∑ (47)

迭代法正弦信号频率估计

频率估计的相位加权平均算法及其迭代方法 在信号处理领域，估计复高斯白噪声环境中的单频复正弦信号的频率是一个十分重要的问题，其应用十分广泛。如在系统频率同步时，利用导频进行频偏估计等。 根据最大似然（ML ）准则，解决该问题的最优方法是搜索周期图的谱峰位置，但是，即使采用FFT 快速算法，这种最大似然估计方法仍然具有非常大的运算量。因此，在文献[12]-[16]中提出了一些运算量相对较低的简化算法。要评价这些简化算法的估计性能，信噪比门限是一个重要的指标。某一算法的信噪比门限指的是该算法估计结果的均方误差开始离开CRB （Cramer-Rao bound ）时的信噪比值。 文献[12]-[16]提出的方法中，WPA 方法[12]具有最低的运算量，但是其存在信噪比门限随所估计的复正弦信号频率的增大而升高的问题。为了克服这个问题，文献[16]提出了WNLP 方法，该方法可使得信噪比门限在整个[,)ππ-的估计范围内保持不变，但WNLP 方法的信噪比门限较高，当所估计的复正弦信号频率较低时，WNLP 方法的信噪比门限将高于WPA 方法。因此，本文提出了一种基于WPA 方法的迭代方法。该迭代方法不仅能在整个[,)ππ-的估计范围内保持其信噪比门限不变，而且其信噪比门限远低于WNLP 方法的信噪比门限。 .1 相位加权平均法 叠加复高斯白噪声的复正弦信号为: ()()0j n n s n Ae z ωθ+=+ 式中,0,1,2,,1n N =- 。 采样时刻序列表示采样周期的整数倍。主要关心的参量是频率0ω。n z 表示测量噪声。 记加权系数为：

22312212n N n N p N N ??????--?? ?????????=-?????????????? 。 频率的估计为: 11n n n n n x x x x ++=∠-∠=∠ ， 2 010N n n n t p x x ?-+==∠∑ 。 式中2 01N n t p -==∑；0?是无偏估计。其中n 为相邻2点的相位差。Kay 提出的频率估 计算法在高信噪比下达到CR 门限。 在较高信噪比SNR > 6dB 时,估计误差可以达到CRB. Kay 方法理论上可以计算的频率范围为(),ππ-,其主要缺点是低信噪比情况下性能较差, 其门限信噪比还会随着待估频率的增大而增大. Kim 等人在Kay 方法的基础上, 针对Kay 方法的高信噪比门限问题,提出了前置矩形滤波器的思路，通过这一预处理, 极大地改善了信噪比门限这一问题,且只增加了少量的计算量, 然而Kim 方法的不足在于其频率估计范围极大地减小. 当前置滤波器为长度为M 的矩形滤波器时, 频率估计器可以获得()1010log M 的增益,但是其频率估计范围仅为(),M M ππ-,这种方法是以减小频率估计范围为代价来达到使频率估计方法适应于低信噪比情况。 另一方面,从最大谱峰搜索这一思路出发FITZ 首先推导出一种快速测频方法,如下式， ()()() (){} 016arg 121J N m m N n R m J J ω=≈-++∑

正弦信号发生器(幅值频率可调)

学号：2011013732 西北农林科技大学 电子技术课程设计报告 题目：正弦信号发生器(幅值频率可调) 学院(系)：机械与电子工程学院 专业年级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 2013年7月3日

目录 1. 设计的任务与要求............................................................. - 2 - 1.1 课题要求................................................................ - 2 - 1.2具体要求................................................................. - 2 - 1.3课题摘要：............................................................... - 2 - 1.4设计步骤：............................................................... - 2 - 2. 设计方案确定................................................................. - 3 - 3. 硬件电路设计................................................................. - 4 - 3.1整体电路框图............................................................. - 4 - 3.2 主要元器件介绍.......................................................... - 4 - 3.2.1 NE555芯片......................................................... - 4 - 3.2.2 555定时器接成多谐振荡器.......................................... - 6 - 3.2.3 NE5532P芯片....................................................... - 6 - 3.3 整体电路设计............................................................ - 7 - 3.4分立电路的设计及元件参数的选取及计算..................................... - 8 - 3.4.1 555多谐振荡电路.................................................. - 8 - 3.4.2带通滤波电路....................................................... - 8 - 3.4.3反向比例运算放大器................................................. - 9 - 4.调试与仿真................................................................... - 10 - 4.1使用的主要仪器和仪表.................................................... - 10 - 4.2分立电路的仿真（仿真图、操作的步骤、方法和结果）........................ - 10 - 4.2.1 仿真图........................................................... - 10 - 4.2.2仿真结果.......................................................... - 10 - 4.3调试电路的方法和技巧：.................................................. - 12 - 5. 总结........................................................................ - 13 - 6. 参考文献.................................................................... - 15 - 附录一......................................................................... - 16 - 1.元器件清单............................................................... - 16 - 2.电路原理图............................................................... - 17 - 3.PCB封装图................................................................ - 18 - 4.3D效果图................................................................. - 21 -

基于LabVIEW的正弦信号频率与相位测量

基于LabVIEW 的正弦信号频率与相位测量 1. 前言 信号频率与相位的测量具有重要的实际意义。本文调研了频率与相位的多种测量算法，并借助LabVIEW 编程实现。在此基础上，对各种算法进行了比较研究，且提出了行之有效的改进措施。 2. 采样定理与误差分析 2.1 采样定理 时域信号()f t 的频谱若只占据有限频率区间m m ωω（-,），则信号可以用等间隔的采样值唯一表示，而最低采样频率为m 2f 。采样定理表明：信号最大变化速度决定了信号所包含的最高频率分量，要使采样信号能够不失真地反映原信号，必须满足在最高频率分量的一个周期内至少采样两个点。 2.2 误差分析 对连续周期信号()a x t 进行采样得离散序列()d x n ，如果满足采样定理，则离散序列 ()d x n 的傅里叶级数()dg X k 是连续信号()a x t 的傅里叶级数1()ag X k ω的周期延拓，否则会 出现两种形式的误差。 2.2.1 泄漏误差 在连续信号()a x t 一个周期1T 内采样1N 个点，如果正好满足11s N T T =（s T 为采样间隔），则是完整周期采样，采样结果()d x n 仍为周期序列，周期为1N 。基于()d x n 一个周期1N 个点计算离散傅里叶级数()dg X k ，由()dg X k 可以准确得到连续信号()a x t 的傅里叶级数 1()ag X k ω。如果在连续信号()a x t 的M 个周期时间内采样整数1N 个点，即11s N T MT =， 也是完整周期采样。在此情况下，采样结果()d x n 仍为周期序列，周期为1N ，但()d x n 的一个周期对应于()a x t 的M 个周期，由离散序列()d x n 仍然可以准确得到连续信号()a x t 的

利用Matlab绘制正弦信号的频谱图并做相关分析

利用Mａtlａb绘制正弦信号的频谱图并做相关分析

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ?

利用Ｍａtlａb绘制正弦信号的频谱图并做相关分析 一、作业要求: 1、信号可变(信号的赋值、相位、频率可变）； 2、采样频率fs可变; 3、加各种不同的窗函数并分析其影响； 4、频谱校正; 5、频谱细化。 二、采用matｌａb编写如下程序: ｃｌear; cｌｆ； fs=１00;N=1024; ％采样频率和数据点数 A＝２０;B＝30；C=0.38; n=0:N-1；t=ｎ/fs; ％时间序列 ｘ=A*ｓｉn(２*ｐｉ*B＊t＋C); %信号 ｙ=fft(x,N); %对信号进行傅里叶变换 yｙ＝aｂｓ（y); ％求得傅里叶变换后的振幅 yy=yy*2／Ｎ; %幅值处理 f=n＊fｓ/Ｎ; %频率序列 subpｌot(3,3,1）,plot(f,ｙy)；%绘出随频率变化的振幅 ｘlabel('频率/\ｉｔHｚ'）； yｌａbel（'振幅'); ｔitle('图１:fｓ=1０0，N=102４'）; ｇｒiｄon; %两种信号叠加， x=A*siｎ(2*ｐi*Ｂ*t+C)+２*A*sin(２*pi＊1.5*Ｂ*t＋２.5*C); %信号 ｙ=fｆt(ｘ，N); %对信号进行傅里叶变换 yy=ａbｓ（y）;%求得傅里叶变换后的振幅 yy＝yy*２/N; %幅值处理 f=n*ｆｓ／Ｎ; %频率序列 ｓuｂｐlot（3,３，2)，plot(f，ｙｙ);%绘出随频率变化的振幅 xｌａbｅl(＇频率/＼itHｚ'）； ylａbｅl(＇振幅')； title('图2：fs=100，N=102４,两种信号叠加＇); ｇrｉｄon； %加噪声之后的图像 ｘ＝A*sin(2*ｐi*B*ｔ+C)＋28*randn(size(t)); ｙ=fft（x,N）; yy=abs(y); ｙｙ＝yｙ*2/N;%幅值处理 suｂplｏｔ(3,3,３)，plｏt(ｆ(１：Ｎ/2.5６),ｙy(1:Ｎ/2.56)); xlabel（＇频率/＼iｔHz＇); ｙlabel('振幅＇); title('图3：ｆｓ＝1０0,N=1０24混入噪声'）；

电子测量复习题解答

一、填空题 1、在选择仪器进行测量时，应尽可能小的减小示值误差，一般应使示值指示在仪表满刻度值的___2/3__ 以上区域。 2、随机误差的大小，可以用测量值的____标准偏差____ 来衡量，其值越小，测量值越集中，测量的____精密度____ 越高。 3、设信号源预调输出频率为1MHz ，在15 分钟内测得频率最大值为1.005MHz ，最小值为998KHz ，则该信号源的短期频率稳定度为___0.7%___ 。 4、信号发生器的核心部分是振荡器。 5、函数信号发生器中正弦波形成电路用于将三角波变换成正弦波。 6、取样示波器采用非实时取样技术扩展带宽，但它只能观测重复信号。 7、当观测两个频率较低的信号时，为避免闪烁可采用双踪显示的____断续____方式。 8、BT-3 型频率特性测试仪中，频率标记是用一定形式的标记来对图形的频率轴进行定量，常用的频标有___针形频标_____ 和____菱形频标_____ 。 9、逻辑分析仪按其工作特点可分逻辑状态分析仪和逻辑定时分析仪。 10、指针偏转式电压表和数码显示式电压表测量电压的方法分别属于____模拟__ 测量和___数字___ 测量。

1、测量误差是测量结果与被测值的差异。通常可以分为 绝对误差 和 相对误差 。 2、在测量数据为正态分布时，如果测量次数足够多，习惯上取 3σ 作为判别异常数据的界限，这称为莱特准则。 3、交流电压的波峰因数P K 定义为 峰值与有效值之比 ，波形因 数F K 定义为 有效值与平均值之比 。 4、正弦信号源的频率特性指标主要包括 频率范围 、频率准确度 和 频率稳定度 。 5、频谱分析仪按信号处理方式不同可分为 模拟式 、 数字式 和模拟数字混合式。 6、逻辑笔用于测试 单路信号 ，逻辑夹则用于 多路信号 。 7、当示波器两个偏转板上都加 正弦信号 时，显示的图形叫李沙育图形，这种图形在 相位 和频率测量中常会用到。 8、在示波器上要获得同步图形，待测信号周期y T 与扫描信号周期x T 之比要符合 y x nT T 。 1、按照误差的基本性质和特点，可把误差分为 系统误差 、 随机误差、 和 粗大误差 。 2、按检波器在放大器之前或之后，电子电压表有两种组成形式，即 放大-检波式 和 检波-放大式 。 3、在双踪示波器的面板上，当“微调”增益控制旋钮顺时针方向转

基于单片机正弦波有效值的测量

基于单片机正弦波有效值的测量 一．简介 本作品以单片机STC12C5A60S2为主控芯片并以此为基础，通过二极管1N5819实现半波整流，使用单片机内部自带10位AD对整流后的输入信号进行采样，从而实现对峰值的检测；同时通过运放LM837对输入信号进行放大，之后通过施密特触发器，将原始信号整形成可被单片机识别的标准脉冲波形，之后配合内部计数器（定时器）达到测量其频率的目的；这样，整流和AD采样实现对输入信号峰值的检测；通过放大、整形实现对输入信号频率的检测。 二．基本功能与技术指标要求 （1）输入交流电压：1mV～50V,分五档： ①1mV~20mV，②20mV~200mV,③200mV~2V,④2V~20V,⑤20v~50V。 （2）正弦频率；1Hz~100kHz； （3）检测误差：≤2%； （4）具有检测启动按钮和停止按钮，按下启动按钮开始检测，按下停止按钮停止检测； （5）显示方式：数字显示当前检测的有效是，在停止检测状态下，显示最后一次检测到的有效值； （6）显示：LCD，显示分辨率：每档满量程的0.1%； 三．理论分析 本文要求输入交流信号，通过电路测量其峰值，频率，有效值以

及平均值，因为输入的交流信号为模拟信号，而一般处理数据使用的主控芯片单片机处理的是数字信号，所以我们选择使用数模转换器AD（Analog to Digital Converter）将输入的模拟信号转换为数字信号，并进行采样；由于要求输入交流信号电压峰峰值Vpp为 50mV~10V，所以如果我们采用AD为8位，则最小采样精度为 ，因此会产生78.4%的误差，并且题目要求输入交流信号的频率范围为40Hz～50kHz，所以为了保证对高频率信号的单周期内采样个数，我们需要选择尽量高速度的AD； 因此我们选用使用单片机STC12C5A60S2，其内部自带AD为8路10位最高速度可达到250KHz，所以我们可以将最小采样精度缩小到 ，并且在输入交流信号频率最大时（50KHz）在单个周期内可采集5个点，因此可保证测量精度。 由于该AD只能接受0~5V的模拟信号输入，所以当我们直接输入一个双极性信号时可能损坏AD，因此当信号进入AD之前我们要进行半波整流，为此我们设计了整流电路，在交流信号通过整流电路输入AD 后，由AD实时输出对应模拟信号大小的二进制数，并存入变量MAX 中，随着信号的不断输入MAX中只保存AD输出过的最大值，这样既 可测出输入信号的峰值；由交流信号有效值表达式 可知检波器应当首先把输入的瞬时电压平方, 然后在一定平均时间内取平均值再开方。即可得到交流信号的有效值，然后通过比较峰值

用示波器测量信号的电压及频率

用示波器测量信号的电压及频率 长江大学马天宝应物1203班 1、示波器和使用 -【实验目的】 1．了解示波器的大致结构和工作原理。 2．学习低频信号发生器和双踪示波器的使用方法。 3．使用示波器观察电信号的波形，测量电信号的电压和频率。 【实验原理】 一、示波器原理 1．示波器的基本结构 示波器的种类很多，但其基本原理和基本结构大致相同，主要由示波管、电子放大系统、扫描触发系统、电源等几部分组成，如图4.9-1所示。 （1）示波管 示波管又称阴极射线管，简称CRT，其基本结构如图4.9-2所示，主要包括电子枪、偏转系统和荧光屏三个部分。 电子枪：由灯丝、阳极、控制栅极、第一阳极、第二阳极五部分组成。灯丝通电后，加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面，它的电位相对阴极为负，只有初速达到一定的电子才能穿过栅极顶端的小孔。因此，改变栅极的电位，可以控制通过栅极的电子数，从而控制到达荧光屏的电子数目，改变屏上光斑的亮度。示波器面板上的“亮度”旋钮就是起这一作用的。阳极电位比阴极高得多，对通过栅极的电子进行加速。被加速的电子在运动过程中会向四周发散，如果不对其进行聚焦，在荧光屏上看到的将是模糊一片。聚焦任务是由阴极、栅极、阳极共同形成的一种特殊分布的静电场来完成的。这一静电场是由这些电极的几何形状、相对位置及电位决定的。示波器面板上的“聚焦”旋钮就是改变第一阳极电位用的，而“辅助聚焦”就是调节第二阳极电位用的。 偏转系统：它由两对互相垂直的平行偏转板——水平偏转板和竖直偏转板组成。只有在偏转板上加上一定的电压，才会使电子束的运动方向发生偏转，从而使荧光屏上光斑的位置发生改变。通常，在水平偏转板上加扫描信号，竖直偏转板上加被测信号。． 荧光屏：示波管前端的玻璃屏上涂有荧光粉，电子打上去它就会发光，形成光斑。荧光材料不同，发光的颜色不同，发光的延续时间（余辉时间）也不同。玻璃屏上带有刻度，供测量时使用。 （2）电子放大系统 为了使电子束获得明显的偏移，必须在偏转板上加上足够的电压。被测信号一般比较弱，必须进行放大。竖直（Y轴）放大器和水平（X轴）放大器就是起这一作用的。 （3）扫描与触发系统 扫描发生器的作用是产生一个与时间成正比的电压作为扫描信号。触发电路的作

正弦信号参数测量报告

正弦波参数分析仪 设计报告

摘要 本作品以MSP430单片机为控制核心，由波形变换电路、峰值检测电路、显示电路、单片机自带AD转换电路组成。将信号变为方波后可直接由单片机测出其的频率，其峰值由峰值检测电路转换为直流信号并被单片机测量。 关键字：正弦信号;频率;峰值;MSP430单片机; Abstract This design take MSP430 MCU as control core, Provided by the waveform conversion circuit, the Peak detection circuit,the display circuit, AD conversion circuit in MCU. The frequency of Signal can be directly measured by the microcontroller when it is transformed as square wave , its peak by the peak detector circuit is converted into a DC signal and SCM measurements. Keyword:sinusoidal signal;frequency;Peak;MSP430 microcontroller; 一、系统方案论证与比较 1、频率测量方案选择 方案一：采用计数器芯片74LS161和8253。该计数器芯片可以精确地对矩形波信号进行计数并直接与单片机交换数据，但其测量频率很有限，外围电路复杂，价格较贵。 方案二：利用MSP430单片机内部含有两个定时/中断计数器，且每个定时/计数器均含有16位，可以通过定时器实现测频与测周,能够很好的满足测量频率为高频或是低频时的测量要求。 最终选择方案二，同时为了提高频率计的量程，分别对高频和低频信号采用测频和测周的测量方法。且由此设计的频率计具有精度高、测量时间短，耗能少，使用方便等优点。 2、峰值测量方案选择 方案一：以运放、二极管以及电容器组成精密峰值保持电路，并通过ADC 对保持电路幅度进行测量，同时电路中引入反馈电路，实现方便对输出进行调试。 方案二：模拟直接运算变换法。根据有效值数学定义用集成组件乘法器、开方器等一次对被测信号进行平方、平均值和开方等计算，直接得出输入信号的有效值。在这种电路设计中，当输入信号幅度变小时，平方器输出电压的平均值下降很快，输出很小，往往与失调和漂移电压混淆，因此该电路的动态范围很窄，且精度不高。 最终采用方案一，其电路实现简单，价格低廉，调试方便，加入反馈电路能对输入信号进行更加准确的测量。

噪声中正弦信号的经典法频谱分析

实验报告 一、实验名称 噪声中正弦信号的经典法频谱分析 二、实验目的 通过对噪声中正弦信号的经典法频谱分析，来理解和掌握经典谱估计的知识，以及学会应用经典谱估计的方法。 三、基本原理 1．周期图法：又称直接法。把随机信号)(n x 的N 点观察数据)(n x N 视为一能量有限信号，直接取)(n x N 的傅里叶变换，得)(jw N e X ，然后再取其幅值的平方，并除以N ，作为对)(n x 真 实的功率谱)(jw e P 的估计，以)(?jw PER e P 表示用周期图法估计出的功率谱，则2)(1)(?w X N w P n PER =。 2．自相关法：又称为间接法功BT 法。先由)(n x N 估计出自相关函数)(?m r ，然后对)(?m r 求傅里叶变换得到)(n x N 的功率谱，记之为)(?w P BT ，并以此作为对)(w P 的估计，即1,)(?)(?-≤=--=∑N M e m r w P jwm M M m BT 。 3．Bartlett 法：对L 个具有相同的均值μ和方差2σ的独立随机变量1X ，2X ，…，L X ，新随机变量L X X X X L /)(21+++= 的均值也是μ，但方差是L /2σ，减小了L 倍。由此得 到改善)(?w P PER 方差特性的一个有效方法。它将采样数据)(n x N 分成L 段，每段的长度都是M ，即N=LM ，第i 段数据加矩形窗后，变为L i e n x M w x M n jwn i N I PER ≤≤=∑-=-1,)(1)(?2 10 。把)(?w P PER 对应相加，再取平均，得到平均周期图2 1110 )(1)(?1)(∑∑∑==-=-==L i L i M n jwn i N i PER PER e n x ML w P L w P 。 4．Welch 法：它是对Bartlett 法的改进。改进之一是，在对)(n x N 分段时，可允许每一段的数据有部分的交叠。改进之二是，每一段的数据窗口可以不是矩形窗口，例如使用汉宁窗或汉明窗，记之为)(2n d 。这样可以改善由于矩形窗边瓣较大所产生的谱失真。然后按Bartlett

示波器测信号的周期和频率实验报告

示波器的使用 1、了解通用双通道示波器的结构和工作原理，熟悉各个旋钮的作用和使用方法。 2、掌握用示波器观察波形、测量电压和频率的方法；了解用示波器测量相位差的 方法。 3、掌握观察李萨如图形的方法，并能用李萨如图形测量未知正弦信号的频率；能 用示波器观察“拍”现象。 1、通用双通道示波器的结构，面板旋钮的作用和使用方法； 2、通用双通道示波器的工作原理，李萨如图形测量未知正弦信号频率的原理，观 察“拍”现象的原理。 一、前言 示波器是利用电子束的电偏转来观察电压波形的一种常用电子仪器，主要用于观 察电信号随时间变化的波形，定量测量波形的幅度、周期、频率、相位等参数。 一般的电学量（如电流、电功率、阻抗等）和可转化为电学量的非电学量（如温 度、位移、速度、压力、光强、磁场、频率）以及它们随时间变化的规律都可以用示 波器来观测。由于电子的惯性很小，电子射线示波器一般可在很高的频率范围内工作。 采用高增益放大器的示波器可以观察微弱的信号；具有多通道的示波器，则可以 同时观察几个信号，并比较它们之间的相应关系（如时间差或相位差），是目前科学 实验、科研生产常用的电子仪器。 二、实验仪器 通用双通道示波器，函数信号发生器、同轴电缆等。 三、实验原理 1、仪器工作原理 （1）通用双通道示波器的介绍 主要结构：示波管、电子放大系统、扫描触发系统、电源

工作原理： （a ）示波管 示波管是呈喇叭形的玻璃泡，被抽成高真空，内部装有电子枪和两对相互垂直的偏转板，喇叭口的球面内壁上涂有荧光物质，构成荧光屏。下图是示波管的构造图。 电子枪由灯丝F 、阴极K 、栅极G 以及一组阳极A 所组成。灯丝通电后炽热，使阴极发热而发射电子。由于阳极电位高于阴极，所以电子被阳极电压加速。当高速电子撞击在荧光屏上会使荧光物质发光，在屏上就能看到一个亮点。改变阳极组电位分布，可以使不同发射方向的电子恰好会聚在荧光屏某一点上，这种调节称为聚焦。栅极G 电位较阴极K 为低，改变G 电位的高低，可以控制电子枪发射电子流的密度，甚至完全不使电子通过，这称为辉度调节，实际上就是调节荧光屏上亮点的亮暗。 Y 偏转板是水平放置的两块电极。当Y 偏转板上电压为零时，电子束正好射在荧光屏正中P 点。如果Y 偏转板加上电压，则电子束受到电场力作用，运动方向发生上下偏移。如果所加的电压不断发生变化，P 点的位置也随着在铅垂线上移动。在屏上看到的是一条铅直的亮线。荧光屏上亮点在铅直方向位移Y 和加在Y 偏转板的电压U Y 成正比。 X 偏转板是垂直放置的两块电极。在X 偏转板加上一个变化的电压，那么，荧光屏上亮点在水平方向的位移X 也与加在X 偏转板的电压U X 成正比，于是在屏上看到 Y 输入 X 输入 外触发

正弦信号的正弦信号的频谱分析及提取

一.实验目的 在理论学习的基础上，通过本实验熟悉频谱分析中的基本单元正弦波信号的时域波形和频域频谱的对照关系，加深对傅立叶变换原理的概念、性质、作用的理解，掌握用其分析信号频率特性的方法。 二.实验内容 实验内容为分析正弦波信号A*sin(2πft) 的波形和频谱，直观的建立它们间的图形联系。 三. 实验仪器和设备 1. 计算机１台 2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套 3. 打印机1台 四. 实验步骤及内容 1. 启动DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，进行注册，获取软件使用权。 2. 在DRVI的地址信息栏中输入该连接地址，建立实验环境，如下图所示。

3. 从信号图观察不同频率下正弦波信号波形和频率的变化，建立它们之间的联系。 五、趣味应用实验设计１ 用DRVI中的声卡芯片采集声音信号，设计一个声音信号频谱分析程序，对乐器进行声音信号采集和频谱分析，观察不同音阶信号的频谱。

六、趣味应用实验设计２ 用DRVI中的MP3播放器芯片播放音乐，设计音乐信号频谱分析程序，观察小提琴、小号等不同乐器演奏的音乐的频差异。在DRVI的地址信息栏中输入该连接地址，建立实验环境，如下图所示。 七、趣味应用实验设计３ 用DRVI中的信号发生器芯片产生不同频率的正弦波，然后从声卡输出，设计一个简单的模拟电子琴(各音阶对应的频率分别为:131, 147, 165, 175, 196, 220, 247, 262, 294, 330, 349, 392, 440, 494, 523Hz)。如下图所示。

八.实验报告要求 简述实验目的及原理，按实验步骤附上相应的信号曲线，总结实验得出的主要结论。

以单频正弦信号为激励测量系统频率响应

以单频正弦信号为激励测量系统频率响应 一、实验目的 1.加深对LTI系统频率响应物理概念的理解 2.掌握测量LTI系统频率响应基本方法 3.掌握频率域采样法设计FIR滤波器的原理 4.掌握根据实际需求正确选择DFT参数的方法 二、实验原理与方法 三、源程序： clear; b=[0.0002,0.0002,-0.001,-0.0006,0.0023,0.0009,-0.0036,-0.0004,0.0042,-0.0004,-0.0036,0.0009, 0.0023,-0.0006,-0.001,0.0002,0.0002]; a=[1,2.675,7.8559,13.6147,23.8512,30.8819,39.641,40.2748,40.3641,32.5164,25.859,16.1752,10 .0665,4.5598,2.1127,0.5587,0.1695]; freqz(b,a);hold on; n=0:1000; w=zeros(1,500); i=1; for w0=0:.002:1; x=cos(pi*w0*n);%令A=1；初相为0； y=filter(b,a,x); xw=fft(x,1024); yw=fft(y,1024); %figure; %subplot(2,1,1); %stem(0:1023,abs(xw));grid on; %subplot(2,1,2); %stem(0:1023,abs(yw));grid on; h=max(abs(yw))/max(abs(xw)); H=20*log10(h); w(i)=H; i=i+1; end %subplot(2,1,1); %stem(0:511,abs(xw));grid on; %subplot(2,1,2); %stem(0:511,abs(yw));grid on; %figure %w=polyfit(0:0.001:1,w,3); plot(0:.002:1,w,'r');grid on;

对正弦信号的采样频谱分析

给定采样频率fs，两个正弦信号相加，两信号幅度不同、频率不同。要求给定正弦信号频率的选择与采样频率成整数关系和非整数关系两种情况，信号持续时间选择多种情况分别进行频谱分析。 二、题目原理与分析： 本题目要对正弦信号进行抽样，并使用fft对采样信号进行频谱分析。因此首先对连续正弦信号进行离散处理。实际操作中通过对连续信号间隔相同的抽样周期取值来达到离散化的目的。根据抽样定理，如果信号带宽小于奈奎斯特频率（即采样频率的二分之一），那么此时这些离散的采样点能够完全表示原信号。高于或处于奈奎斯特频率的频率分量会导致混叠现象。设抽样周期为TS(抽样角频率为ωS)，则 可见抽样后的频谱是原信号频谱的周期性重复，当信号带宽小于奈奎斯特频率的二分之一时不会产生频谱混叠现象。 因此，我们对采样频率的选择采取fs>2fo,fs=2fo,fs<2fo三种情况进行分析。对信号采样后，使用fft函数对其进行频谱分析。为了使频谱图像更加清楚，更能准确反映实际情况并接近理想情况，我们采用512点fft。取512点fft不仅可以加快计算速度，而且可以使频谱图更加精确。若取的点数较少，则会造成频谱较大的失真。 三、实验程序： 本实验采用matlab编写程序，实验中取原信号为 ft=sin(2πfXt)+2sin(10πfXt) ，取频率f=1kHz，实验程序如下： f=1000;fs=20000;Um=1; N=512;T=1/fs; t=0:1/fs:; ft=Um*sin(2*pi*f*t)+2*Um*sin(10*pi*f*t); subplot(3,1,1); plot(t,ft);grid on; axis([0 *min(ft) *max(ft)]); xlabel('t'),ylabel('ft'); title('抽样信号的连续形式'); subplot(3,1,2); stem(t,ft);grid on; axis([0 *min(ft) *max(ft)]); xlabel('t'),ylabel('ft'); title('实际抽样信号'); k=0:N-1;

正弦信号的谱分析

绍兴文理学院 数理信息学院 数字信号处理 课程设计报告书题目正弦信号的频谱分析 姓名朱沛东 学号 10104144 专业班级电信101 指导教师刘兆庭 时间 2013年 7月12日

课程设计任务书

正弦信号的频谱分析 摘要 傅里叶变换和Z变换是数字信号处理中常用的重要数字变换。对于有限长序列，还有一种更为重要的数字变换，即离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform, DFT）。DFT之所以更为重要，是因为其实质是有限长序列傅里叶变换的有限点离散采样，从而实现了频域离散化，使数字信号处理可以在频域采用数值运算的方法进行，这样就打打增加了数字信号处理的灵活性。更重要的是，DFT有多种快速算法，统称为快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform, FFT）。从而使信号的实现处理和设备的简化得以实现。因此，时域离散系统的研究与应用在许多方面代替了传统的连续时间系统。所以说，DFT不仅在理论上有重要意义，而且在各种信号的处理中亦起着核心作用。 关键词数字信号处理、散傅里叶变换DFT、快速傅里叶变换FFT

目录 课程设计任务书............................................. 错误！未定义书签。摘要.................................................................... III 1. 设计概述................................................ 错误！未定义书签。 2. 设计方案及实现 (2) 3. 设计结果分析 (2) 4. 总结 (2) 参考文献 (3) 附录 (4)

正弦信号发生器

正弦信号发生器 摘要：本系统以MSP430和DDS为控制核心，由正弦信号发生模块、功率放大模块、频率调制（FM）、幅度调制（AM）模块、数字键控（ASK，PSK）模块以及测试信号发生模块组成。采用数控的方法控制DDS芯片AD9851产生1kHz～10MHz正弦信号；经滤波、放大和功放模块达到正弦信号输出电压幅度 =6V±1V 并具有一定的驱动能力的功能；产生载波信号可设定的AM、FM信号；二进制基带序列码由CPLD产生，在100KHz固定载波频率下进行数字键控，产生ASK，PSK 信号且二进制基带序列码速率固定为10kbps，二进制基带序列信号可自行产生。 关键词：DDS；宽频放大；模拟调频；模拟调幅。 一、方案比较与论证 1.方案论证与选择 （1）正弦信号产生部分 方案一：使用集成函数发生器芯片ICL8038。 ICL8038能输出方波、三角波、正弦波和锯齿波四种不同的波形，将他作为正弦信号发生器。它是电压控制频率的集成芯片，失真度很低。可输入不同的外部电压来实现不同的频率输出。为了达到数控的目的，可用高精度DAC来输出电压以控制正弦波的频率。 方案二：锁相环频率合成器（PLL） 锁相环频率合成器（PLL）是常用的频率合成方法。锁相环由参考信号源、鉴相器、低通滤波器、压控振荡器几个部分组成。通过鉴相器获得输出的信号FO与输入信号Fi的相位差，经低通滤波器转换为相应的控制电压，控制VCO输出的信号频率，只有当输出信号与输入信号的频率于相位完全相等时，锁相环才达到稳定。如果在环路中加上分频系数可程控的分频器，即可获得频率程控的信号。由于输出信号的频率稳定度取决于参考振荡器信号fi ，参考信号fi 由晶振分频得到，晶振的稳定度相当高，因而该方案能获得频率稳定的信号。一般来说PLL的频率输出范围相当大，足以实现1kHz－10MHZ的正弦输出。如果fi＝100Hz 只要分频系数足够精细（能够以1步进），频率100Hz步进就可以实现。 方案三：直接数字频率合成（DDS） DDS是一种纯数字化方法。它现将所需正弦波一个周期的离散样点的幅值数字量存入ROM中，然后按一定的地址间隔（相位增量）读出，并经DA转换器形成模拟正弦信号，再经低通滤波器得到质量较好的正弦信号，DDS原理图如图1所示：

设计并实现频率可控的正弦波信号发生器

课程设计任务书 学生姓名: 专业班级:电信0904班 指导教师:沈维聪工作单位:信息工程学院 题目:设计并实现频率可控的正弦波信号发生器 初始条件: 1.提供实验室机房及其Keil软件； 2.提供51单片机开发板 要求完成的主要任务：(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书 撰写等具体要求): 要求：利用DAC0832输出正弦波信号（用示波器观察输出波形），初始频率为50Hz，变频采用“＋”、“－”键控制，实时测量输出信号的频率值，并分析和实测输出信号的频率范围。 具体包括： (1)设计原理或方法 (2)系统硬件线路设计图 (3)程序框图 (4)资源分配表 (5)源程序 (6)性能分析 (7)课程设计的心得体会； (8)参考文献（不少于5篇）。 时间安排: 本学期第19周 参考文献： 1、刘瑞新等单片机原理及应用教程机械工业出版社。 2、张毅刚，单片机原理及应用，北京：高等教育出版社。 3、徐仁贵，微型计算机接口技术及应用，北京：机械工业出版社。 4、李广弟等单片机基础北京航空航天出版社。 5、楼然苗等 51 系列单片机设计实例北京航空航天出版社。 指导教师签名: 年月日系主任(或责任教师)签名: 年月日

目录 一、总体设计原理 (3) 二、系统硬件设计 (3) 2.1、DAC0832模块 (3) 2.2、控制系统模块 (5) 2.3、显示模块 (7) 三、软件部分 (8) 四、源程序 (9) 五、性能分析 (14) 六、总结与心得 (15) 七、参考文献 (16) 摘要：本课程设计并实现频率可控的正弦波信号发生器。控制系统采用AT89C52，利用2片DAC0832输出正弦波信号（用示波器观察输出波形），其中一片为另外一片体提供参考电压进而可以控制峰峰值。利用单片机的选通方式对2片DA分别进行时分复用，达到介绍IO口的资源作用。为了实现完整的正弦波信号输出，这里采取256个点，末级采用高精度放大器OP07并通过低通滤波器实现完美的波形输出。加LCD1602对其频率和幅度进行实时显示，通过控制系统预置幅度步进可以达到0.1V.频率初始化为50HZ。完全满足系统的要求，并且扩展了发挥部分。 关键词：AT89C52；DAC0832；低通滤波；op07

正弦电压信号的产生与有效值测量

第四届电子设计竞赛复试实验报告 正弦电压信号的产生与有效值测量 *********************************************************************复试题目： 设计一个频率为1000Hz的正弦波信号发生器，输出幅值为1V左右。用单片机搭建一个系统，精确地测量该信号的有效值。并通过串口送到PC机中，通过串口调试助手软件显示该有效值。 题目要求： 1、设计一个1000Hz的正弦波振荡器，输出幅度转换为1V。 2、用单片机自带10位AD作为模数转换芯片，不允许扩展其它AD。 3、串口以9.6K波特率向PC机传输数据，在串行调试助手中，以10进制格式显示该正弦波的有效值。 ******************************************************************** ********************************************************************摘要：通过一RC振荡电路，产生1KHz的正弦波，然后经过峰值检波电路，得到其峰值送入Atmega16单片机，由其内部自带ADC处理，并在软件中得到其有效值，经串口发给PC机，并在串口调试助手上显示电压有效值。 关键字：峰值检波有效值ADC 串口 *********************************************************************

********************************************************************* *******************************论文正文****************************** ********************************************************************* 一、正弦波发生电路 正弦波发生电路需要四部分： 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。 选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。 正反馈网络：引入正反馈，作用是使输入信号等于反馈信号。 稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。 在电路中，可将选频网络和正反馈网络“合二为一”；而且，一般电路中也没有另加稳幅环节，而是依靠运放等的非线性起到稳幅作用。 振荡电路可以有以下三种方案： 方案一：RC桥式正弦波振荡电路 实用的RC正弦波振荡电路有多种多样，我们选择了最典型的RC桥式正弦波振荡电路。此方法简单实用，容易选择器件和电路的调试。它适用于低频振荡，一般用于生产1Hz~1MHz的低频信号。易于起振，成本低廉。我们考虑到题目的要求，所以采用了此方法。 方案二：LC并联谐振回路 采用LC谐振回路作为选频网络的振荡电路称为LC振荡电路，它主要用来生产高频正弦振荡信号，一般在1MHz以上。根据反馈形式的不同，LC振荡电路可分为变压器反馈式和三点式振荡电路。它产生的是高频信号，我们不予考虑。 方案三：石英晶体正弦波振荡电路