基于MSP430F499的波形合成器

周乐意，袁子晴，费婷婷，刘 蓉

（武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430000）

随着电力电子技术的发展，对信号的要求越来越高。在某些场合，对于信号的频率，相位以及失真度要求较高。高质量信号的合成显得具有特殊的地位。“信号系统”课程中，周期连续信号的分解与合成是学习的难点。加深对理论知识的理解，提高学生实践能力、创新能力以及理论联系实际胡能力，实验是必不可少的。已知周期信号的数学表达式，按照傅立叶级数可以分解为无穷多个不同频率不同振幅的正弦信号；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。本系统利用一些常规的芯片设计了一系列电路，可以实现周期连续信号的分解与合成。本系统既可以帮助低年级的同学学习周期信号的分解与合成，又可以运用于实际，信号质量高，具有实用价值。

1 波形合成器设计方案

1.1 该系统的基本原理

任何周期信号只要满足狄利克雷条件就可以分解成直流分量及许多正弦、余弦分量。这些正弦、余弦分量的频率必定是基频的整数倍[1]。根据函数的对称性与傅里叶系数的关系知，周期对称方波信号可以用无穷个奇次谐波分量的傅里叶级数来表示：

周期对称三角波可以用无穷个奇次谐波分量的傅里叶级数来表示：

在本系统中只用取出前两项奇次谐波，然后合成即可得到近似方波、三角波。

1.2 方波振荡电路

采用模拟分立元件或单片压控函数发生器以及FPGA都可以产生方波，但是采用模拟器件由于元件分散性太大，参数也与外接部件有关，外接电阻电容对参数影响太大，影响系统的稳定性，故本系统用FPGA产生方波。……