原创 如何分离重叠的正弦波与矩形波

    如何分离重叠的正弦波与矩形波
1）检出矩形波
  正弦波(上组波形红线)与矩形波(绿线)以任意相位差重叠的复合信号(蓝线，幅度=Vi)通过电容C，在Ow端就输出一对正负窄脉冲表示矩形波前后沿位置(下组波形绿线)，幅度Oj=Vi，正脉冲让JK触发器置1；负脉冲(经运放块反向为正)让JK触发器置0，在Q端输出等宽矩形波(黑线)。而正弦波幅度Oz=Vi[Rb/(Xc+Rb)]，由于容抗Xc=1/(2πfc)较大，Oz幅度很小，无法达到JK的门限电压触发其翻转。只有矩形波被检出。
  为了使矩形波微分的窄脉冲幅度最大，Rb*C时间常数应略大于矩形波的上升/下降延时参数。

 

2）检出正弦波
  上述分析，复合信号通过电容后，正弦波幅度衰减很大，但是宽度B＝1/2T＝1/(2f)不变；而矩形波幅度不减，但仅输出宽度=C*Rb的窄脉冲(如上图绿线)。滤波电路可以分离宽度悬殊的波形，但是，强度太弱的正弦波也会丢失。所以用运放块a和b高倍放大，强度本来就很大的窄脉冲，放得再大也就是电源电压。而正弦波幅度可以被放大到接近窄脉冲，然后经运放块c和d两级积分，滤掉窄脉冲，留下正弦波(如图下组波形黑线)。也可以用合适RC滤波电路。
  增益大就要求ab运放块增益带宽积高（GB不少于1e+10），否则增益上不去。还有放大弱小信号，输入失调参数必须接近很小。电路采用仿真默认的运放块。
  使矩形波微分的窄脉冲宽度尽量小的同时应兼顾容抗对正弦波的输出幅度的影响，Rb*C时间常数应略小于矩形波的上升/下降延时参数。