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2小时前

2025电子设计大赛G题-DDS输出模拟波形

模拟R=5.6kΩ, C=22nF，在250us定时中断中，翻转PC9输出占空比为50%的方波，并接入到端口PA0，由处理器进行ADC采样，

处理器使用DMA+CCP检测输入信号的频率，根据频率确定ADC采样率，

采样得到的数据再通过FIR滤波，由DAC产生DDS信号经过PA4脚输出波形。

示波器同时测量PC9脚以及PA4脚的波形，并与multisim仿真的结果对比，波形完全一致，信号频率以及幅度也一致；

因为处理器数值运算耗时比较长，模拟的波形与实际波形的相位存在差异。

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昨天14:51

2025电子设计大赛G题-继续完善开源项目

使用OCTAVE根据频响数据设计FIR滤波器，并对方波数据进行滤波得到了很好的效果；

然后用C语言改写算法并移植到STM32F407处理器平台，

这两天继续完善相关功能，考虑到扫描一次频响耗时比较长，所以编写flash读写代码，将扫描未知模型电路得到的幅频、相频关系数据保存到flash，

在模拟未知模型电路处理信号时，从flash读出这些数据，根据CCP检测到的频率，用线性拟合，得到信号128倍频采样率的频响数据，

通过FFT逆变换得到数字滤波器的系数，

为了验证算法，我模拟产生了电阻R=5.6kΩ，电容C=22nF的一阶RC滤波的频响数据，

在定时器中断中产生2KHz的方波信号，输入到ADC检测口，用模拟的数据得到的滤波器数据滤波，将波形发送给serialplot显示，

得到了与理论以及实测一致的波形。

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4天前

2025电子设计大赛G-测量相频特性的相位检测

为了测量未知模型电路的相频特性，我用软件算法将输入的正弦波数值与输出的正弦值ADC值相乘再与各位的真有效值相除，得到相位角的余弦值。

因为STM32F407的最高ADC采样率为2Msa/s，对于100kHz以上的信号，一个周期的采样点数仅为20以下，导致计算出来的余弦波不准确，

而未知模型电路是线性器件，输出的正弦波谐波小，干扰也小，因此，适合使用逻辑电路检测相位，

首先用比较器将输入和输出的正弦波过零比较得到数字方波，再经过XOR逻辑门电路，得到脉宽与相角成正比的方波，

再通过单片机的CCP+DMA功能自动检测脉宽，与周期相除，就可以是到相角；

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4天前

2025电子设计大赛G题-STM32F407的开源项目
继续完善基于STM32F407的解决方案，
主要解决了以下问题：
1）通过将主频从168MHz调整到144MHz，使得ADC的采样率达到了最高的2MSa/s左右
2）处理了DDS一些问题，DMA的长度不再是单个信号周期，而是信号周期的整数倍，使得输出的扫频信号实现了连续可调节，避免了在高频时，相邻100Hz的信号波形不变化的情况
3）优化了DDS和ADC采样的TIMER PR，ARR和DMA的长度，实现ADC和DDS信号整周期对齐，保证了真有效值和相位计算的准确性
4）完善了UART的接口功能，将波形和扫频数据实时发送给serialplot软件，由该软件绘制曲线，实现了幅度、相频特性数据以及单个频点的正弦波形的显示
5）处理了真有效值和相位计算的软件算法
6）完成了CCP+DMA测量信号频率的功能，实现了频率的高精确测量
7）对扫频以及单个频点数据测量的功能做了详细测试，已经可以准确可靠地进行测量

存在的主要问题：
1）STM32F407的采样率最高只能到2Msa/s，幅频特性可以实现准确计算，但是用软件算法计算相位却不准确，需要用逻辑与的电路进行相位检测
2）STM32F407通过DDS输出正弦波，其输出阻抗比较大，当前在开发板上调试，没有设计运放电路进行处理，所以衰减比较大，500kHz以上的正弦信号由于采样点不够，波形失真比较大，后续可以改用DDS芯片
3）为了达到最佳的效果，接下来需要通过SPI接口的高速ADC芯片实现高速的采样，SPI的通信可以通过DMA的方式实现；

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5天前

2025电子设计大赛G-STM32F407项目开源了

已经调试完成的功能：
1）STM32F407的软件架构
2）通过DMA的串口数据收发
3)  DDS
通过串口发送命令动态调节频率和幅度，
如果DAC_InitStruct.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Enable，输出信号频率小于100kHz时，波形不失真，大于100kHz时，波形失真
如果DAC_InitStruct.DAC_OutputBuffer = DAC_OutputBuffer_Disable，最高频率到1MHz，信号都不失真，但是衰减厉害，可能通过一级运放隔离，情况会改善
4) TIMER+DMA+ADC，最高采样率只能到1MSa/s
5）扫频测试100Hz-150Hz左右的幅频和相频特性
6）为了解决衰减的问题，通过5）扫频得到了一组校正参数
7）OCTAVE FIR计算抽头系数，滤波以及检验的代码，multisim仿真文件
8）计算滤波器的Multisim仿真文件
已经编写完代码，但是还没有测试
1) C语言的 FIR相关的代码，IFFT相关代码
2) CCP+DMA计算频率的代码
3) 发挥3和发挥4的应用层相关功能代码

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5天前

2025电子设计大赛G-电路原理图设计

主要包括以下几部分的电路，

1)满足题目要求的传递函数的二阶低通滤波器电路
2)DDS输出隔离电路
3)用于发挥部分的扫频检测的信号发生器或者未知模型电路的输入检测电路
4)用于发挥部分的信号发生器周期信号的频率检测电路

之前笔记有提到运放用OPA2325,这是不对的，因为OPA2325是单电源供电，而滤波器需要双电源供电的运放；

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5天前

如果使用压控电压源法设计满足题目的传递函数要求的二阶有源滤波器，

则可以通过节点电流法列出关系式，用octave/matlab的符号运算算出传递函数，

并与传递函数相比较，得到各器件参数的相互关系，
然后，将标准电容取值作为C1,C2的可选数值列表，编写程序编历C1,C2的可能取值，算出，R1,R2的数值，

并列出R1,R2取值在500Ω-10kΩ之间的所有可能参数组合，得到一个列表，
在设计电路时可以从这个列表中选择参数值

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6天前

2025电子设计大赛G-FIR与multisim仿真对比

用OCTAVE设计算法实现从扫频得到的幅度和相位，通过傅里叶逆变换得到FIR抽头系统；

再设计算法进行FIR滤波，并编写代码模拟不同频率及占空比的方法输入信号，

经过R=5.1KΩ，L=5mH, C=50nH组成的低通滤波电路，电容两端输出为电容充放电波形，

当频率为1KHZ, 占空为比20%时，Multisum仿真得到的电容两端电压峰值电压为878mV, OCTAVE仿真得到峰值电压为877mV；

当频率为1KHZ, 占空为比50%时，Multisum仿真得到的电容两端电压峰值电压为553mV, OCTAVE仿真得到峰值电压为553mV；

修改RLC结构及其参数，Multisim仿真的结果与OCTAVE计算的结果一致。

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6天前

2025电子设计大赛G题-二阶RC无源滤波电路

根据题目要求的传递函数，用二阶RC无源滤波电路实现更简单。

在之前的笔记中，我用多重反馈低通滤波电路实现，明显想复杂了。

对比两个电路，MFB没办法取到标准的电阻电容值，而且还需要一级运放反相，出题人要的应该是该笔记所述的二阶RC滤波器再加一级放大倍数为5的同相放大。

如果用MFB实现，

因为电容无法动态调整，而电阻则可以通过可调电阻精确调整，

按照分析，电容C1、C2取值在1nF-100nF之间，R1,R2,R3才有实数解，

根据这个约束，用excel列出公式，取C1,C2所有满足条件的组合，得到了R1,R2,R3,C1,C2的取值列表

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6天前

2025电子设计大赛G题-FIR滤波器算法的修正

利用RLC电路的频率响应数据（幅度和相位），通过逆傅里叶变换（IFFT）获取其脉冲响应，

再对脉冲响应进行截断和加窗，最终得到FIR滤波器的系数。

在之前笔记分享的算法中，只对RLC电路扫频测试频率响应曲线，在算法中添加线性相位，实现线性相位的FIR变换；

但是实际上RLC的相位是非线性的，在扫频测试时不断要测试幅频特性，而且要测试相频特性，

而相频特性的测试，可以在STM32F407的代码中通过同时启动ADC和DAC的TIMER，对采集到的ADC数值搜索最大值所有的位置计算得到相位差；

计算FIR系数时，应该要使用该相位计算复数域的实部和虚部；

否则会得到完全不一样的时域波形，如附图，图1是使用RLC网络的相位的FIR滤波得到的波形，与实际吻合；

图2为使用线性相位的FIR滤波得到的波形，与实际不符；

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6天前

2025电子设计大赛G题，FIR滤波器设计及验证

选择R=5.1kΩ
C=50nF
L=5mH
按照附图的拓扑设计未知模型电路，用octave编写程序，以100Hz为步进计算频响数值，绘制频响曲线；

从该曲线得到，频率为1000Hz时，电压放大部数为0.5328
当频率为2000Hz时，电压放大倍数为0.3
当频率为3000Hz时，电压放大倍数为0.2

用octave设计FIR滤波器滤波算法，传入由扫描得到的未知模型电路的响应数值计算得到的FIR抽头系数，

再编写代码生成1000Hz，2000Hz等不同信号频率的幅度为1的正弦波形数值，再传入到FIR滤波算法计算得到滤波后的数据，并绘制曲线;
信号频率为1000Hz时，输入电压幅度为0.53
信号频率为2000Hz时，输入电压幅度为0.29
信号频率为3000Hz时，输入电压幅度为0.19

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6天前

2025电子设计大赛G，FIR滤波器设计以及仿真

对于发挥题，STM32F407输出扫频信号，通过ADC同步检测计算真有效值，从而得到不同频点的增益；

如果20ms扫描一个频点，以100Hz为步进，检测到最高为500kHz的频率，
得到了长度为5000的数据表，耗时约100s；

信号发生器输出周期性的波形，

由STM32F407通过CCP+DMA频率检测，

根据检测到的频率fs，通过TIMER+DMA+ADC捕捉波形，以fs*32的采样率计算TIMER的PR，ARR寄存器值以及DMA的缓存大小，

设定频率分辨率为fs/4, 设计长度为128的FIR滤波器，

从扫频得到的5000个数据表中，通过线性插值算法计算，FIR滤波器各个频点的增益；

根据线性相位的要求进行相位补偿，利用共轭对称性填充负频率部分，

最后通过傅里叶逆变换得到FIR的抽头系数；  #电子设计大赛[话题]#

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