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很多微控制器(MCU)或PIC都有用于产生正弦波但是效果却不甚理想的数模转换器(DAC)输出。
一般来说它们的分辨率都比较低(8到10比特)，总谐波失真率(THD)在1%内。
或者，MCU 或PIC使用一个带方波输出的五阶或七阶开关电容滤波器，并连接到MCU的两个I/O引脚上。
一个输出被用作滤波器输入，另一个输出被用作滤波器时钟。
此外，这两个输出必须是方波，并以100:1的比率跟随。
因为MCU不仅要产生一个正弦波，它还进行更多处理，所以将两个定时器或一个定时器绑定至固件通常需要很多系统开销。
因此系统设计工程师不得不使用更快或更加昂贵的MCU。
这里有一个更好的办法，即利用RDD104可选的4各十进制CMOS除法器和一个MSFS5 开关电容滤波器来构建一个双芯片、失真率为0.2%的正弦波源。
RDD104有两个引脚，可以从四个除法器divide-by-10、divide-by-100、divide-by-1000和divide-by-10k中选择一个。
在引脚5连接外部时钟或带一个晶振，该器件就可使用。
最大频率在5V直流电压下为1.5 MHz。
文中给出了方波-正弦波转换示意图。
RDD104的引脚5和引脚6连接一个晶振以及一个1 0MΩ的电阻。
引脚5还接有一个100pF的电容(C5)。
MSFS5的输入电容，以及RDD104引脚6与MSFS5引脚4之间的连接具有与晶振引脚2相等的电容。
由于DIV_SEL_1电平低，DIV_SEL_2电平高，所以选择100:1除法器。
MSFS5 是一个引脚可选的、七阶、低通/6端带通开关电容滤波器。
这个具有8个引脚的I C可以用在Butterworth、Bessel或椭圆低通滤波器上，还可用于倍频程、1/3和1/6倍频程带通滤波器上。
RDD104的Clock_Out交流耦合到MSFS5的时钟输入。
设置MSFS5为1/6倍频程带通操作以实现在基频无衰减情况下方波谐波的最大衰减。
可通过将FSEL和T YPE连接到VDD获得带通和1/6倍频程配置。
正弦波合成方波
正弦波合成方波是一种常见的信号处理技术，在电子学、通信和音频领域有着广泛的应用。
方波是一种特殊的周期信号，其波形由多个等宽矩形脉冲组成，这些脉冲的上升沿和下降沿是垂直的，且持续时间相等。
要合成一个方波信号，我们可以利用正弦波的特性。
正弦波是一种连续的周期信号，由于其波形是平滑曲线，无法直接得到方波。
但是，我们可以通过合成多个不同频率的正弦波，来逼近方波的波形。
首先，我们需要选择一种基础频率，即最低频率的正弦波。
通常情况下，选择的基础频率应为我们要合成的方波的基频。
基频是方波的最低频率分量，决定了方波的周期。
接下来，我们需要选择一系列的奇次谐波分量。
奇次谐波是指频率为基频的奇数倍的正弦波。
这些谐波分量的振幅和相位需要根据方波的要求来确定。
然后，我们将基频和奇次谐波分量的正弦波相加。
由于正弦波是周期性的，所以它们会按照各自的频率周期性地重复出现。
当我们将它们相加时，它们的周期会相互重叠，形成一个逼近方波的波形。
最后，我们可以通过调整各个正弦波分量的振幅和相位，来进一步改善合成的方波信号的质量。
通过适当的调整，我们可以使合成的波形更接近理想的方波。
正弦波合成方波是一种简单而有效的方法，用于合成方波信号。
通过选择适当的正弦波分量和调整它们的振幅和相位，我们可以得到高质量的方波信号。
这种技术在音频合成、调制解调、数字通信等领域都有广泛的应用。
无论是在实际应用中还是在理论研究中，正弦波合成方波都是一个重要的概念，对于深入理解信号处理和波形合成有着重要的意义。
正弦波与方波的相互转换 Prepared on 24 November 2020物理与电子工程学院课题设计报告课题名称：正弦函数发生器设计组别：20组组长：2011级杨会组员：2011级胡原彬组员：2011级廖秋伟2013年7月10日目录正弦函数发生器一．设计要求1. 用运算放大器产生一个1000HZ 的正弦波信号。
2. 将此正弦波转换为方波。
3. 再将此方波转换为正弦波。
4. 限用一片LM324和电阻、电容。
二．总体设计总体设计大体上可分为四个模块： 1. 用振荡电路产生1000HZ 的正弦波信号； 2. 用一个过零比较器把正弦波变为方波； 3. 用RC 滤波电路从方波中滤出正弦波； 4. 检测波形用放大器还原振幅。
三．设计方案㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号用RC和一个运放组成文氏电桥振荡电路，调节RC选频电路来产生1000HZ的正弦波。
㈡将正弦波转换为方波用一个运放接成过零比较器就可以把正弦波转换为方波。
但会存在少许误差。
㈢将方波转换为正弦波用电阻和电容组成RC滤波电路，选择合适的数据参数就能实现把方波变为正弦波。
㈣还原波形用一个同相放大器把波形的幅度放大还原。
四．设计步骤及参数的确定㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号用电阻、电容、二极管和一个运放组成文氏电桥振荡电路，电路图如下。
参数选择中最重要的是R6和C2的值选择，因为它们是选频电路。
f=1/2ΠRC 。
f=1000HZ，所以可以确定RC的值。
㈡正弦波转换为方波用一个运放接成过零比较器如下图，通向端接信号输入，反向端接地。
只要输入信号电压大于或小于零，信号就发生跳变，可以把正弦波转换为方波。
㈢方波转换为正弦波用电阻和电容接成RC滤波电路。
在R2和C3过后的节点处波形是三角波，最后输出是正弦波。
㈣还原波形1.在RC滤波电路输出的正弦波，幅度变小了约9倍的样子，用一个同向放大器放大它的幅度。
2.因为同向放大器的放大倍数为：A=1+R12/R11 。
正负方波电路摘要：I.引言- 介绍正负方波电路的概念和作用II.正负方波电路的原理- 利用正弦波信号和方波信号的相互作用实现正负方波信号的产生- 方波发生器的原理- 正弦波发生器的原理III.正负方波电路的应用- 通信系统中的应用- 音频处理中的应用- 自动控制系统中的应用IV.结论- 总结正负方波电路的重要性正文：I.引言正负方波电路是一种能够产生正负交替的方波信号的电路。
这种电路在电子技术、通信、音频处理、自动控制等领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍正负方波电路的原理和应用。
II.正负方波电路的原理正负方波电路主要由两部分组成：一个是正弦波发生器，另一个是方波发生器。
正弦波发生器用于产生正弦波信号，方波发生器则将正弦波信号转换为方波信号。
正负方波电路的原理是利用正弦波信号和方波信号的相互作用，使得方波信号的周期是正弦波信号周期的两倍。
这样，就可以通过对方波信号进行延迟和相位控制，来实现正负方波信号的产生。
方波发生器的原理：方波发生器通常采用非线性电路，例如晶体管、场效应管等。
当正弦波信号加到方波发生器的输入端时，非线性电路会将正弦波信号转换为方波信号。
正弦波发生器的原理：正弦波发生器通常采用振荡器电路，例如RC振荡器、LC振荡器等。
振荡器电路可以产生稳定的正弦波信号，作为方波发生器的输入信号。
III.正负方波电路的应用正负方波电路的应用非常广泛，例如在通信系统中，它可以用于产生数字信号；在音频处理中，它可以用于产生各种音频效果；在自动控制系统中，它可以用于产生各种控制信号等等。
在通信系统中，正负方波信号可以用于数字信号的传输。
例如，在数字音频信号的传输中，正负方波信号可以用于表示音频信号的振幅信息。
在音频处理中，正负方波信号可以用于产生各种音频效果。
例如，在音乐合成器中，正负方波信号可以用于产生各种音符的音色；在音频滤波器中，正负方波信号可以用于实现音频信号的滤波。
在自动控制系统中，正负方波信号可以用于产生各种控制信号。
正弦波与方波的相互转换 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020物理与电子工程学院课题设计报告课题名称：正弦函数发生器设计组别：20组组长：2011级杨会组员：2011级胡原彬组员：2011级廖秋伟2013年7月10日目录正弦函数发生器一．设计要求1.用运算放大器产生一个1000HZ的正弦波信号。
2.将此正弦波转换为方波。
3.再将此方波转换为正弦波。
4.限用一片LM324和电阻、电容。
二．总体设计总体设计大体上可分为四个模块：1. 用振荡电路产生1000HZ的正弦波信号；2. 用一个过零比较器把正弦波变为方波；3. 用RC滤波电路从方波中滤出正弦波；4. 检测波形用放大器还原振幅。
三．设计方案㈠用运算放大器产生1000HZ 的正弦信号用RC 和一个运放组成文氏电桥振荡电路，调节RC 选频电路来产生1000HZ 的正弦波。
㈡ 将正弦波转换为方波用一个运放接成过零比较器就可以把正弦波转换为方波。
但会存在少许误差。
㈢将方波转换为正弦波用电阻和电容组成RC 滤波电路，选择合适的数据参数就能实现把方波变为正弦波。
㈣还原波形用一个同相放大器把波形的幅度放大还原。
四．设计步骤及参数的确定㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号用电阻、电容、二极管和一个运放组成文氏电桥振荡电路，电路图如下。
参数选择中最重要的是R6和C2的值选择，因为它们是选频电路。
f=1/2ΠRC 。
f=1000HZ，所以可以确定RC的值。
㈡正弦波转换为方波用一个运放接成过零比较器如下图，通向端接信号输入，反向端接地。
只要输入信号电压大于或小于零，信号就发生跳变，可以把正弦波转换为方波。
㈢方波转换为正弦波用电阻和电容接成RC滤波电路。
在R2和C3过后的节点处波形是三角波，最后输出是正弦波。
㈣还原波形1.在RC滤波电路输出的正弦波，幅度变小了约9倍的样子，用一个同向放大器放大它的幅度。
multisim方波转化成正弦波在电子电路中，方波和正弦波都是常见的波形信号。
方波是一种矩形波形，信号周期内只有两种离散的取值，一种是正幅值，一种是负幅值，而正弦波则是一种连续的周期性波形，具有平滑的曲线。
在电子工程领域中，有时候需要将方波信号转换为正弦波信号，这可以通过电路设计来实现。
而在实际的电路设计中，可以使用Multisim软件进行模拟和仿真，来验证电路的效果和正确性。
首先，我们来看一下方波和正弦波的基本特征。
方波信号具有垂直陡峭的上升沿和下降沿，信号的幅度在周期内始终保持不变。
而正弦波信号则是一种平滑的曲线，幅度随时间呈正弦变化。
在频谱特性上，方波信号包含了无穷多的谐波成分，而正弦波信号只含有一个基频成分。
在Multisim软件中，我们可以使用电路元件和信号源来搭建一个方波转换成正弦波的电路。
首先，我们需要一个方波信号源，然后将信号输入到一个电路中，经过一系列处理后，输出一个近似正弦波的信号。
在接下来的内容中，我们将详细介绍如何搭建这样一个电路，并且通过Multisim进行仿真和验证。
在搭建电路之前，我们需要了解一些基本原理。
在电子电路中，方波信号可以通过一些非线性元件和滤波电路进行转换。
其中，非线性元件的作用是将方波信号的谐波成分进行截断和抑制，滤波电路则可以对信号进行频率成分的选择性放大，从而实现对信号的重构。
首先，在Multisim软件中，我们需要选择一个方波信号源。
我们可以在信号源库中找到方波信号源，并且设置方波的频率和幅度。
接下来，我们需要选择一些非线性元件，比如二极管、晶体管等。
这些元件可以用来对信号进行截断和非线性处理，从而实现谐波成分的抑制。
同时，我们还需要选择一些滤波器电路，比如低通滤波器、带通滤波器等，用来对信号进行频率选择性放大和重构。
在搭建完电路后，我们可以使用Multisim软件进行仿真和调试。
通过调整各个元件的参数和电路结构，我们可以逐步优化电路的性能，并且观察输出信号的波形和频谱特性。
傅里叶变换正弦波分解方波傅里叶变换是一种非常重要的数学工具，可以将一个信号分解成不同频率的正弦波的叠加。
而其中一种特殊的信号，方波，可以通过傅里叶变换来进行分解和理解。
正弦波是一个周期性的波形，具有不同的频率和振幅。
傅里叶变换可以将任意一个周期性的信号分解成多个正弦波。
这是因为正弦波具有唯一的频率，可以表示任意周期性信号的一个重要组成部分。
通过傅里叶变换，我们可以知道一个信号包含哪些频率的正弦波，以及每个正弦波的振幅。
方波是一种非常特殊的波形，它在每个周期内都有两个不同的振幅值。
在傅里叶变换中，方波可以看作是多个正弦波的叠加。
具体地说，一个方波信号可以拆解成一个基频为f的正弦波和其奇数倍频的正弦波的叠加。
这是因为方波信号的周期性导致其可以用不同频率的正弦波分解。
通过傅里叶变换分解方波信号，我们可以得到其包含的不同频率的正弦波，并且可以知道每个正弦波的振幅。
这种分解和分析的方法非常有意义。
首先，我们可以了解方波信号的频率组成成分，进一步理解信号的特性和波动规律。
其次，我们可以根据每个正弦波的振幅来合成原始的方波信号。
这种合成是通过将不同频率的正弦波按照其振幅进行叠加而实现的。
通过合成，我们可以得到与原始方波信号非常相似的近似信号。
这种信号合成的方法在通信、音频处理和图像处理等领域中非常实用。
在实际应用中，傅里叶变换和方波信号的分解是非常有指导意义的。
首先，当我们需要分析一个信号的频率特性时，可以通过傅里叶变换将其分解成不同频率的正弦波，从而获得有关信号频率特性的重要信息。
其次，当我们需要合成一个复杂的周期性信号时，可以根据傅里叶变换的结果，通过合成不同频率和振幅的正弦波来重建原始信号。
这种技术在信号处理、音频合成和图像合成等领域中得到了广泛应用。
综上所述，傅里叶变换是一个非常有用的工具，可以将一个信号拆解成不同频率的正弦波。
方波信号作为一种特殊的周期性信号，可以通过傅里叶变换来进行分解和合成。
通过这种分解和合成的方法，我们可以了解信号的频率特性，并且可以进行信号的重建和合成。
正弦波与方波的相互转换物理与电子工程学院课题设计报告课题名称：正弦函数发生器设计组别：20组组长：2011级杨会组员：2011级胡原彬组员：2011级廖秋伟2013年7月10日目录一．设计要求 (4)二．总体设计 (4)三．设计方案 (5)㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 (5)㈡将正弦波转换为方波 (5)㈢将方波转换为正弦波 (5)㈣还原波形 (5)四．设计步骤及参数的确定 (6)㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 (6)㈡正弦波转换为方波 (6)㈢方波转换为正弦波 (7)㈣还原波形 (7)㈤整体电路原理图 (8)五．实验仿真结果 (9)㈠正弦波产生且换为方波再换为正弦波的波形 (9)㈡用放大器放大振幅还原后的波形 (10)六．电路板的制作 (10)㈠画图 (10)㈡元器件清单 (10)㈢实物焊接 (11)七．电路的调试 (11)㈠电路连接 (11)㈡波形测量 (11)㈢数据的记录 (11)㈣数据结果分析 (12)八．总结 (12)㈠设计过程中遇到的问题 (12)㈡心得体会 (14)正弦函数发生器一．设计要求1.用运算放大器产生一个1000HZ的正弦波信号。
2.将此正弦波转换为方波。
3.再将此方波转换为正弦波。
4.限用一片LM324和电阻、电容。
二．总体设计总体设计大体上可分为四个模块：1. 用振荡电路产生1000HZ的正弦波信号；2. 用一个过零比较器把正弦波变为方波；3. 用RC滤波电路从方波中滤出正弦波；4. 检测波形用放大器还原振幅。
三．设计方案㈠用运算放大器产生1000HZ 的正弦信号用RC 和一个运放组成文氏电桥振荡电路，调节RC 选频电路来产生1000HZ 的正弦波。
㈡ 将正弦波转换为方波用一个运放接成过零比较器就可以把正弦波转换为方波。
但会存在少许误差。
㈢将方波转换为正弦波用电阻和电容组成RC 滤波电路，选择合适的数据参数就能实现把方波变为正弦波。
㈣还原波形用一个同相放大器把波形的幅度放大还原。
正弦波、方波、锯齿波转换器的设计在电子电路设计中，正弦波、方波和锯齿波信号是非常常见的三种基本波形。
每种波形都有其独特的应用场景和特点。
本文将介绍正弦波、方波和锯齿波转换器的设计过程及主要特点。
正弦波转换器是将输入信号转换成正弦波输出信号的电路。
正弦波信号是一种周期性变化的信号，应用广泛，例如在音频信号处理、无线通讯、音乐合成等领域。
正弦波转换器的设计需要依据具体需求进行，下面以一般性的正弦波转换器为例进行介绍。
1. 电路原理正弦波转换器的电路原理比较简单，一般采用RC电路或者LC电路。
其中RC电路常采用的是维纳-霍夫(Vina-Hoff)公式：$$v_{out}=V_{in}\frac{R_{2}}{R_{1}+R_{2}}\frac{1}{1+j\omega CR_{2}}$$其中，$V_{in}$为输入信号幅值，$R_{1}$和$R_{2}$分别为电路中的电阻，$C$为电容，$j$为虚数单位，$\omega$为角频率。
2. 电路设计步骤（1）确定正弦波输出的频率和幅值。
（2）根据正弦波转换器的电路原理，选择适当的电路结构，如RC电路或 LC电路。
（3）根据所选电路结构，确定所需的电阻和电容值。
（4）根据计算结果，进行电路连线并进行对电路进行仿真。
根据仿真结果，对电路进行调整和优化，使得输出信号符合要求。
（5）进行实际电路制作，并进行测试和确认。
方波是由高电平和低电平两种电压信号交替出现，波形呈现矩形形状的信号。
方波信号在数字电路和计算机系统中应用广泛。
方波转换器的电路设计需要实现输入信号到输出为方波信号的转换。
下面介绍一般性的方波转换器的设计过程。
在电路中，方波信号通过比较器比较两组电压信号来产生。
在比较器的正反馈线路中，加入一个RC元件，即可在反馈回路中产生一定的时延，使得输出波形变成方波。
（2）根据比较器的电路原理，进行电路选型和方案设计。
一般采用差分比较器，其输出通过一个RC滤波器。
正弦波转方波在信号处理和电子电路设计中，经常需要将正弦波信号转换为方波信号。
正弦波是一种连续的、周期性的波形，而方波则是一种离散的、非周期性的波形。
在实际应用中，将正弦波转换为方波可以方便地进行数字信号处理以及数字电路设计。
本文将介绍通过使用几种常见的方法将正弦波信号转换为方波信号。
基本概念在介绍转换方法之前，我们先来了解一下正弦波和方波的基本概念。
正弦波正弦波是一种具有周期性的波形，通常用以下的函数表示：y(t) = A * sin(2πft + φ)其中，A代表振幅，f代表频率，t代表时间，φ代表相位。
正弦波的图形是一个以水平轴为对称轴的连续曲线，形状类似于震荡的弹簧。
方波方波是一种离散的波形，它由高电平和低电平两个状态交替组成，通常用以下的函数表示：y(t) =\\begin{cases}1, & \\text{if } A > 0 \\\\-1, & \\text{if } A < 0 \\\\\\end{cases}其中，A代表方波的幅值，t代表时间。
方波的图形是一条由水平线段组成的离散曲线。
转换方法理想方波理想方波是一种宽度恒定、幅值恒定的方波，通过截取正弦波的一部分来实现。
具体步骤如下：1.根据所需的频率和幅值确定正弦波的参数，如振幅、频率和相位。
2.在所需时间段内，将正弦波的部分样本截取下来，并将其幅值转为方波的幅值。
这种方法转换后的方波存在精度损失，因为正弦波是连续的，而方波是离散的。
为了减小精度损失，可以增加采样频率和采样点数。
采样和保持采样和保持方法通过使用一个触发器将连续的正弦波信号转换为离散的方波信号。
具体步骤如下：1.将正弦波信号输入到一个采样和保持电路中。
2.采样和保持电路根据触发器的输入信号，在每个触发器周期内将当前的输入信号值保持不变，输出一个离散的方波信号。
该方法转换后的方波信号的频率和幅值与输入正弦波信号一致。
向量控制振荡器（VCO）向量控制振荡器是一种基于锯齿波的方式将正弦波信号转换为方波信号。
50hz方波转正弦波电路50Hz方波转正弦波电路是一种常用的电子电路，用于将方波信号转换为正弦波信号。
它在许多领域都有重要的应用，例如音频设备、通信设备等。
本文将为读者介绍50Hz方波转正弦波电路的工作原理、实现方法和一些注意事项。
首先，我们来了解一下方波和正弦波的特性。
方波是一种由高电平和低电平组成的信号，它的频率是一定的，例如50Hz。
而正弦波是一种连续变化的信号，它的频率、幅度和相位都可以变化。
50Hz方波转正弦波电路的核心部件是称为谐振器的电路。
谐振器由电感和电容组成，它能够产生特定频率的振荡信号。
当将50Hz方波信号输入到谐振器中，它会把方波信号转换成一个接近50Hz的正弦波信号。
具体实现方案有很多种，其中一个常见的方法是使用运放（操作放大器）和一些基本的被动元件，如电阻、电容等。
首先，运放被配置成一个非反相放大器，它的增益可以根据需要进行调整。
然后，一个低通滤波器被添加到电路中，用于去除方波信号中的高频成分。
当方波信号输入到非反相放大器时，它会被放大，同时一些高频噪音也会被放大。
这时，低通滤波器起到了关键的作用。
它通过选择合适的电容和电阻值，将高频噪音滤除，从而得到一个接近50Hz的正弦波信号。
然而，需要注意的是，由于电路的属性和元件的限制，50Hz方波转正弦波电路并不能完全实现理想的正弦波。
输出的波形会有一些残留的方波成分和失真。
因此，在实际应用中，如果需要更高质量的正弦波信号，可能需要使用更复杂的电路或专门的信号处理器。
总结起来，50Hz方波转正弦波电路是将方波信号转换为接近50Hz 的正弦波信号的电子电路。
它的实现方法可以利用谐振器和运放等元件，通过非反相放大和低通滤波来实现。
然而，由于电路和元件的限制，输出的正弦波可能会有一些残留的方波成分和失真。
因此，在实际应用中需根据需求选择合适的电路和处理手段。
方波转换正弦简易电路
方波转换正弦的简易电路通常是使用运放来实现的。
下面是一个常见的方波转换正弦的简易电路：
1. 使用一个非反相放大器的运放电路。
2. 将输入方波信号连接到运放电路的非反相输入端（+）。
3. 将输出端（-）连接到电阻上。
4. 通过一个电阻将运放输出端和运放输入端（-）连接起来。
5. 将一个电容器连接到电阻和地之间，形成一个RC滤波器。
这个简易电路通过使用运放的反馈机制，将输入方波信号转换为正弦信号。
方波信号经过RC滤波器后，能够产生平滑的正弦波形。
具体的波形形状和频率取决于所选用的电阻和电容的数值。
正弦波方波锯齿波转换器的设计1.设计思路1）设计正弦波产生器：通过使用振荡电路或集成电路的方式产生所需频率的正弦波信号。
2）设计方波产生器：通过将正弦波信号切换为高电平或低电平的方式产生所需频率的方波信号。
3）设计锯齿波产生器：通过逐渐增加或减小信号幅度的方式产生所需频率的锯齿波信号。
4）设计控制电路：通过控制正弦波产生器、方波产生器和锯齿波产生器的工作状态，实现不同类型波形之间的切换。
2.正弦波产生器设计正弦波产生器是转换器中的基本部分，常用的设计方法包括使用集成电路如OP-AMP、使用RC振荡电路等。
其中，OP-AMP电路更为常用，在设计过程中，可以通过调整RC电路的频率来控制正弦波的频率。
3.方波产生器设计方波产生器的设计目标是将正弦波信号转为高电平和低电平的方波信号。
一种常见的设计方法是将正弦波信号输入到比较器电路，通过设置阈值电平，使得当正弦波信号超过阈值时输出高电平，否则输出低电平。
可以使用集成电路如74HC14等制作比较器。
4.锯齿波产生器设计锯齿波产生器是通过逐渐增加或减小信号幅度来产生锯齿波信号的。
一种常见的设计方法是使用集成电路如可变电流源电路集成电路UAF42或通过操作集成电路如555定时器来实现。
5.控制电路设计控制电路用于控制正弦波产生器、方波产生器和锯齿波产生器的工作状态，实现不同类型波形之间的切换。
控制电路通常由电位器、开关等组成，可以通过调节电位器或转动开关来选择所需的波形类型。
在实际设计过程中，需要根据具体的需求选择合适的集成电路、组件和元器件，进行电路布线和连接，最后进行调试和优化。
总结：正弦波方波锯齿波转换器的设计是一个综合性的工程，需要根据具体应用需求和实际电路设计来选择和调整电路元器件。
通过合理选择和组合不同的电子元器件，能够实现正弦波方波锯齿波之间的转换，满足不同领域的应用需求。
基于CPLD的正弦波／方波互换电路及实验武立华;黄玉;王姣;赵恩铭;刘志海【摘要】针对信号发生芯片组成的信号发生器波形单一，幅值、频率等参量不便调节，且信号峰峰值不能满足磁通门的激励信号对峰峰值的要求的缺点，采用数字芯片CPLD为核心元件构建大信号幅值的正弦波和方波互换电路，以产生幅值、频率等参量可调的正弦波或方波信号。
设计了基于CPLD的正弦波和方波转换电路，进行了CPLD相关功能模块的程序设计与实验测试，实验结果验证了转换电路的功能。
%To overcome the inconvenience of adjustment of the parameters of signal generator , such as waveform ,amplitude and frequency ,and to meet the requirements of fluxgate excitation on peak value ,CPLD was adopted as key components to generate large amplitude sine/square wave signal with adjustable amplitude ,frequency ,and other parameters .The sine/square wave conversion cir-cuits based on CPLD were designed ,and the corresponding functional module was programmed and tested .The experimental results verified the function of the conversion circuit .【期刊名称】《物理实验》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P31-35)【关键词】信号发生器;数字芯片CPLD;正弦波/方波【作者】武立华;黄玉;王姣;赵恩铭;刘志海【作者单位】哈尔滨工程大学理学院理学之光科技创新中心，黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学理学院理学之光科技创新中心，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学理学院理学之光科技创新中心，黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学理学院理学之光科技创新中心，黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TM9351 引言在驱动磁通门传感器时，经常需要将方波信号转换成正弦信号，而一般的由波形发生芯片组建的信号发生电路只能产生一些常规的信号(如正弦波、方波、脉冲波、三角波等)，信号的幅值、频率等参量调节不便，需要修改电路设计[1-3]. 但相关检测法等许多应用领域，同时需要正弦波、方波等多种信号[4-5]. 磁通门传感器的激励信号峰峰值一般要求大于5 V，简单的波形发生芯片不能满足这一特定要求[6].目前，国内生产的波形变换装置大部分是分立元件组成的，转换量程靠手动实现，不仅体积大，而且可靠性和准确度很难进一步提高. 其另一个局限性是只能就单一波形进行变换. 由于CPLD内部结构是并行结构，与单片机存在本质差别，处理速度是单片机无法比拟的[7]. 利用CPLD进行的正弦波和方波的信号转换不仅可以实现信号间的转换而且还可以实现对正弦波和方波的整形、放大，具有很高的频率稳定度和精确度，可作为磁通门传感器中的激励源和解调中的载波信号.采用晶振产生特定频率与幅值的方波信号，并应用可编程逻辑器件CPLD进行数字量转换，使用射随放大器TLC272与CPLD进行波形整形与放大. 射随放大器件消除信号间的干扰，保证了信号的精确度，增加了装置的带载能力. 模块化的软硬件设计也非常有利于系统的检测和故障分析.2 转换电路原理及其设计2.1 正弦波/方波转换方案设计对于输入为方波时(如由晶振产生峰峰值为3.3 V，频率为8 MHz的方波信号)，先将该信号输入到CPLD，通过程序设计控制方波信号的占空比. 再将方波信号通过谐振电路进行波形转换，使其变成同频率同幅值的正弦波信号，然后接入放大电路，对其幅值进行放大.当接入信号为小幅值、频率特定的正弦波信号时，先将正弦波信号接入转换电路变为峰峰值为3.3 V、频率为8 MHz的方波，再将该信号输入到CPLD，通过程序设计控制方波信号的占空比，将调节完占空比的方波信号接入放大电路，得到峰峰值大于9 V的方波信号，使其成为磁通门传感器的激励信号. 基于CPLD的方波/正弦波之间的互换电路原理图，如图1所示.图1 方波/正弦波的互换电路原理2.2 放大电路方波信号通过谐振电路后，取出的正弦信号幅值比较小，不能驱动磁通门，因此需要放大电路对正弦信号进行放大. 放大电路由TLC272组成，如图2所示. 信号的放大倍数为保证方波信号峰峰值大于9 V，以应用于磁通门传感电路，电阻选择为R17=6.7 kΩ，R4=1 kΩ，保证图2 TLC272放大电路图在由正弦波向方波转换过程中，需要把正弦信号进行放大，直到使放大器工作在饱和与截止状态，就变成了方波信号. 故本电路采用两级三极管放大电路，第一级前有1对二极管对放大电路进行电压保护，使输入电压稳定在0.7 V以内. 再由2个BFR96三极管组成的放大电路进行二级放大. 第一级和第二级放大电路如图3所示，在第一级放大电路中根据接入电阻控制放大倍数，放大倍数为(a)第一级(b)第二级图3 两级三极管放大电路图其中rbe为三极管BFR96的电阻. 在第二级放大电路中，放大倍数为当二级连续放大，理论上放大倍数可达到数万倍，但是由于给定的三极管饱和电压为3.3 V，利用饱和截止效应将正弦波限定为3.3 V，因此输出信号为3.3 V的8 MHz的方波信号.3 实验结果3.1 CPLD模块CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构的时序不完全预测的缺点. CPLD主芯片采用Altera公司的MAX II器件系列的EPM240T100C5，该芯片有240个逻辑单元，等效宏单元是192个，最大引脚数为80个，可用的门电路达到2 500个，能够支持高达300 MHz的内部时钟，最大距离引脚之间的延迟时间最快达4.5 ns，最小距离管脚的延时时间达3.6 ns，内有8 kb Flash的存储空间，直流稳压电源用来给系统供电，工作电压为3.3 V.CPLD程序采用混合编程方法，先用VHDL硬件描述语言编写各个模块，编译仿真正确后在电路图中进行连接. CPLD程序共有2个模块，一个是8位计数器模块，另一个是8位比较器模块，软件设计的电路图如图4所示. 输入的信号先由8位计数器对8 MHz的时钟信号进行计数，计数器每256个时钟周期循环1次，即分频后的信号频率为31.25 kHz. 计数器输出的值与比较器内部的8位寄存器的值比较大小，并把比较的结果输出. 通过改变寄存器内的值就可以改变输出信号的占空比.图4 VHDL电路图1)计数器的VHDL程序8位计数器的实体一共有3个端口，分别是时钟信号输入端clk、计数值输出端data_out和256分频输出端div_out. 8位计数器，内部设置了8位寄存器div1,对于clk的每个上升沿，div1加1，然后把div1的值赋值给输出端口data_out. 设计的部分程序如下：architecture behavioral of divider8 issignal div1:std_logic_vector(7 downto 0);beginp1:process(clk,div1)beginif rising_edge(clk) thendiv1<=div1+‘1’;end if;data_out<=div1;div_out<=div1(7);end process;end behavioral;b)比较器的VHDL程序比较器端口输入分别为8位data_in,用于输入计数器的值；key_dre用于确定给内部寄存器进行加操作还是减操作；key_plus用于给内部寄存器进行加1或减1操作；cmp_out为占控比可调的输出端口. 8位比较器内部设置了1个8位寄存器data,1位的标志位flag,和1个8位的比较寄存器，用于与输入信号作比较.比较器结构体中一共有4个进程. 由于VHDL程序中不可以用端口信号进行运算，所以第一个进程是把外部的数据赋值给内部的寄存器data中,用data进行后面的运算；第二、三个进程是完成按键的操作，用来对内部比较寄存器data_cmp进行加1减1操作. 第四个进程是把data寄存器与data_cmp寄存器的值进行比较，如果data内的值比data_cpm内的值大，则输出高电平，否则就输出低电平.设计的部分程序如下：architecture behavioral of compater8 issignal data:std_logic_vector(7 downto 0);signal flag:std_logic_vector(0 downto 0);signal data_cmp:std_logic_vector(7 downto 0):="10000000";beginp1:process(data_in) --databegindata<=data_in;end process;p2:process(key_dre)beginif rising_edge(key_dre) thenflag<=flag+‘1’;end if;end process;p3:process(key_plus,flag)beginif rising_edge(key_plus) thenif ((flag="1")and(data_cmp/="11111111")) thendata_cmp<=data_cmp+"1";elsif (flag="0")and(data_cmp/="00000000") thendata_cmp<=data_cmp-"1";end if;end if;end process;p4:process(data,data_cmp)beginif(data>data_cmp) thencam_out<=‘1’;elsecam_out<='0';end if;end process;end behavioral;3.2 由方波转换为正弦波的输出结果通过对CPLD编程使信号从CPLD输出频率为31.25 kHz、峰峰值为3.3 V的方波信号，通过调节由TLC272组成放大器的放大倍数，来实现信号输出幅度的可控. 通过谐振电路选择31.25 kHz的正弦波信号，滤掉其余频率信号. 实验结果如图5所示，正弦波的峰峰值接近9 V. 通过数字示波器的FFT功能，对转换为正弦的信号进行分析，用31.25 kHz的二次谐波与三次谐波的功率与总的功率相比，其失真度为1.32%，实现了不错的方波与正弦波的转换.图5 方波转换为正弦波的实验结果3.3 由正弦波转换为方波的输出结果应用二级三极管放大电路，对正弦波输入信号进行大幅度放大，当正弦波放大到一定倍数时，截去正弦波波峰，正弦波波形会近似成方波. 再经过CPLD得到占空比可调的方波信号. 由峰峰值仅为118 mV的正弦波转换得到的方波信号及由TLC272放大电路放大后的方波信号分别如图6和图7所示，峰峰值达到了13 V，峰峰值大于9 V的方波信号可用作磁通门传感器的激励信号，如图8所示，从图中可看到，磁通门输出了方波整数倍频率的信号，表明磁通门传感头正常工作.图6 由正弦波转换得到的方波图7 经TLC272放大后的方波图8 磁通门传感头测试结果4 结论从实验结果看，采用CPLD实现的正弦波与方波互换电路可以满足应用需求，与采用分立元件或集成芯片组成的信号发生器相比，其产生的波形单一，幅值、频率等参量不易调节，信号峰峰值也受制于器件，多数信号发生芯片产生的波形峰峰值不超过5 V而不能满足特定的要求. 磁通门的激励信号峰峰值要求比5 V大很多，因此一般的信号源不能适应这种应用需求. 采用数字芯片CPLD为核心元件构建正弦波和方波互为转换电路，用于产生幅值、频率等参量可调的正弦波或方波信号. 设计了转换电路与CPLD的程序，进行了相关功能模块的仿真实验，转换电路的实验测试验证了电路设计的正确性和有效性.【相关文献】[1] 夏光瑜. 互补正弦波电源在磁通门中应用[J]. 仪器仪表学报，2003，14(2)：120-122.[2] 王红利. 自给电正弦波方波转换器[J]. 传感技术学报，2006，18(6)：1035-1038.[3] 徐素利，赵红英. 基于OrCAD/Pspice的信号发生电路设计[J]. 现代电子技术，2008，280(17)：154-156[4] 祝荣荣，殳国华. 基于相关检测的电容传感器的研究[J]. 仪表技术与传感器，2004,(8)：3-4,8．[5] Huang Song-ming，et al. A high frequency stray-immune capacitance transducer based on the charge transfer principle [J]. IEEE Trans. Instrum. Meas.，1988，37(3)：368-371.[6] Baschiroto A， Borghettl F, Dallago E, et al. Fluxgate magnetic sensor and front-end circuitry in an integrated microsystem [J]. Sensors and Actuators A, 2006, 132: 90-97. [7] 黎洪生. 基于CPLD的超声波水位测量系统的研究[D]. 武汉:武汉理工大学，2010．。
物理与电子工程学院
课题设计报告
课题名称：正弦函数发生器设计
组别：20组
组长：2011级杨会
组员：2011级胡原彬
组员：2011级廖秋伟
2013年7月10日
目录
一．设计要求 (3)
二．总体设计 (3)
三．设计方案 (4)
㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 (4)
㈡将正弦波转换为方波 (4)
㈢将方波转换为正弦波 (4)
㈣还原波形 (4)
四．设计步骤及参数的确定 (4)
㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 (4)
㈡正弦波转换为方波 (5)
㈢方波转换为正弦波 (5)
㈣还原波形 (5)
㈤整体电路原理图 (5)
五．实验仿真结果 (5)
㈠正弦波产生且换为方波再换为正弦波的波形 (5)
㈡用放大器放大振幅还原后的波形 (6)
六．电路板的制作 (6)
㈠画图 (6)
㈡元器件清单 (6)
㈢实物焊接 (7)
七．电路的调试 (7)
㈠电路连接 (7)
㈡波形测量 (8)
㈢数据的记录 (8)
八．总结 (9)
㈠设计过程中遇到的问题 (9)
㈡心得体会 (10)
正弦函数发生器
一．设计要求
1.用运算放大器产生一个1000HZ的正弦波信号。
2.将此正弦波转换为方波。
3.再将此方波转换为正弦波。
4.限用一片LM324和电阻、电容。
二．总体设计
总体设计大体上可分为四个模块：
1. 用振荡电路产生1000HZ的正弦波信号；
2. 用一个过零比较器把正弦波变为方波；
3. 用RC滤波电路从方波中滤出正弦波；
4. 检测波形用放大器还原振幅。
三．设计方案
㈠用运算放大器产生1000HZ 的正弦信号
用RC 和一个运放组成文氏电桥振荡电路，调节RC 选频电路来产生1000HZ 的正弦波。
㈡ 将正弦波转换为方波
用一个运放接成过零比较器就可以把正弦波转换为方波。
但会存在少许误差。
㈢将方波转换为正弦波
用电阻和电容组成RC 滤波电路，选择合适的数据参数就能实现把方波变为正弦波。
㈣还原波形
用一个同相放大器把波形的幅度放大还原。
四．设计步骤及参数的确定
㈠用运算放大器产生1000HZ 的正弦信号
用电阻、电容、二极管和一个运放组成文氏电桥振荡电路，电路图如下。
参数选择中最重要的是R6和C2的值选择，因为它们是选频电路。
f=1/2ΠRC 。
f=1000HZ，所以可以确定RC的值。
㈡正弦波转换为方波
用一个运放接成过零比较器如下图，通向端接信号输入，反向端接地。
只要输入信号电压大于或小于零，信号就发生跳变，可以把正弦波转换为方波。
㈢方波转换为正弦波
用电阻和电容接成RC滤波电路。
在R2和C3过后的节点处波形是三角波，最后输出是正弦波。
㈣还原波形
1.在RC滤波电路输出的正弦波，幅度变小了约9倍的样子，用一个同向放大器放大它的幅度。
2.因为同向放大器的放大倍数为：A=1+R12/R11 。
所以确定R11=8k欧姆，R12=1k欧姆。
㈤整体电路原理图
五．实验仿真结果
㈠正弦波产生且换为方波再换为正弦波的波形
注：红色为震荡产生的正弦波，蓝色为正弦波转换成的方波，白色为方波转换成的正弦波。
振荡电路产生的正弦波：
振幅：9.8V ，频率：1000HZ 。
由方波转换的正弦波：
振幅：1.1V 频率1000HZ。
㈡用放大器放大振幅还原后的波形
放大还原后的正弦波：
幅度：9.8V；频率：1000HZ。
六．电路板的制作
㈠画图
在DXP软件中画出上面已近仿真成功的原理图，选择封装，转换成PCB模式。
整理PCB版面上的元件布局，尽量避免导线的交叉。
㈡元器件清单
㈢实物焊接
按照上面的布局排列实物电路板，依据PCB板的线路分布焊接电路。
注意焊接时不要短路和外接电源、接地的接口的焊接，并把要测试的信号用导线引到排针上方便测试。
七．电路的调试
㈠电路连接
用±12V 的恒压源连接到电路板的正负电源接口，把电路板接地端接地。
㈡波形测量
用示波器观测振荡器产生的正弦波、方波、转换后的正弦波和放大还原的正弦波。
注意调节电位器。
㈢数据的记录
㈣数据结果分析
我们用振荡器产生了频率1000HZ 振幅9.8V的正弦波，经过过零比较器后变为频率1000HZ 振幅13.4V的方波，在经过我们的滤波电路，把方波转换为频率1000HZ 振幅1.1V 的正弦波，最后经放大器放大还原为频率1000HZ 振幅9.8V的正弦波。
虽然实际值和理论值有一些小小的误差，但实验还是得到了正确的结果。
八．总结
㈠设计过程中遇到的问题
因为第一次做类似的设计电路，很多地方不清楚，都是在摸索中进行的。
遇到了很多大小的问题。
比如:
1.电路图自己设计很困难，在查找电路图时很多都不能实现，这些电路对于我们不适用。
2.元件的参数确定是大多是参照我们查找的电路，稍作修改。
自己很少从设计的角度来理论计算。
3.仿真时有时候是正确的波形，感觉没有动它一会儿又出了问题。
4.在焊接电路板时，各个元件的引脚很细很密，容易短路。
第一次焊接完了去调试时，用示波器在元件中寻找波形很不方便，而且没有波形。
我们再次检查并把要检测的信号用导线连接到排针上方便检测。
5.第二次检测时感觉是那些地方短路了，做了修改后再去检测，后面几步都有波形但是第一步（振荡器）没有成形的正弦波。
我们认为是振荡器的两个电位器的阻值没调好。
6.我们在电路板上用到了4个电位器，最初我们不知道电位器怎么调节是变大或变小，只有一通乱调，后来才想到用万用表测它的电阻。
7.最初我们的电位器只用到了两个引脚，认为连接方式和滑动变阻器类似，后来听说得三个脚都用到，中间和两侧中的一个串联再外接。
8.经过种种改善和调试都不行，我们打算新做了一个电路板，在焊接的时候我没看见新的LM324n芯片，想把它换在旧板上试一试，结果调试出了波形，虽然最后的正弦波有失真，
但前面振荡器产生的正弦波和方波都是可以的，频率都可以通过电位器调到1000HZ ,幅值也可以调节。
主要是最后的转换后的正弦波有些失真，放大后也存在失真。
9.由于失真，我们检查后把电容C3由原来的1.2uF 改为1uF（好像C3电容原本不是它所标注的1.2uF），波形不失真，但是最后放大器放大的幅度只能达到初始正弦波的1/2，再调大就波峰就截止了。
我们有尝试改小电容C4和C5。
10. 为了进一步完善，我们把相关的电阻和电容测量一下并适当替换。
在调整后又拿去调试，仔细调节电位器，终于得到了正确的结果！
11..同时我们也没停下第二块的电路板的制作，希望第二块能吸取第一块的经验做的更完善。
但第二块也许是没有充足的精力和时间，波形还是存在失真，我们决定还是采用第一块电路板。
㈡心得体会
第一次设计制作电路，虽然遇到了很多现在看来很低级的错误，也好像花了很多的时间做了无用功，但是却让我们熟悉相关软件和制作的过程，了解相关的制作方法，重温了以前模电学习的相关放大器、振荡电路、滤波等等的原理，打下了电路板制作的一些基础，现在花的时间越是多，对以后的学习帮助越大。
所以这一次的设计制作，我们学到了很多，同时也看见了我们很多的不足之处，明白了哪些地方我们还急待学习和提高。
知道细心、耐心的必要；知道测试、检测的理性；知道理论、实际的差别；知道失败、重复的统一；知道一次次调试、一次次检验、一次次计算、一次次修改、再一次次调试……为了达到我们能做到的最好，我们不厌其烦，最可怕是我们还乐此不疲……同时在我制作的过程中也看见了学长们做的电路板和我们的不是一个等级的东西，也看见了我们专业的人要能达到这样的水平才算学的不错。
总之，短短一周让我们见识到很多，了解到很多，学习到很多。
相信我们在以后的学习过程中还能收获更多。
