正弦波与方波的相互转换
- 格式:docx
- 大小:20.89 KB
- 文档页数:10
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,