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《LM358正弦波、方波、三角波产生电路设计与应用》一、引言在电子领域中，波形发生器是一种非常重要的电路，它可以产生各种不同的波形信号，包括正弦波、方波和三角波等。
LM358作为一款宽幅增益带宽产品电压反馈运算放大器，被广泛应用于波形发生器电路中。
本文将探讨如何利用LM358设计正弦波、方波和三角波产生电路，并简要介绍其应用。
二、LM358正弦波产生电路设计1. 基本原理LM358正弦波产生电路的基本原理是利用振荡电路产生稳定的正弦波信号。
通过LM358的高增益和频率特性，结合RC滤波电路，可以实现较为稳定的正弦波输出。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电容C1和C2相连，形成反馈电路，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
（2）RC滤波电路。
在LM358的输出端接入RC滤波电路，通过调节电阻和电容的数值，可以实现所需的正弦波频率和幅值。
3. 电路测试连接电源并接入示波器进行测试，调节RC滤波电路的参数，可以观察到稳定的正弦波信号输出。
三、LM358方波产生电路设计1. 基本原理LM358方波产生电路的基本原理是通过LM358的高增益和高速响应特性，结合反相输入和正向输入，实现对方波信号的产生。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电阻R1和R2相连，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
（2）反相输入和正向输入。
通过R1和R2的分压作用，实现LM358反相输入和正向输入，从而产生方波输出。
3. 电路测试连接电源并接入示波器进行测试，调节R1和R2的数值，可以观察到稳定的方波信号输出。
四、LM358三角波产生电路设计1. 基本原理LM358三角波产生电路的基本原理是通过LM358的反相输入和正向输入结合，实现对三角波信号的产生。
2. 电路设计（1）LM358引脚连接。
将LM358的引脚2和3分别与电容C1和C2相连，引脚1接地，引脚4和8分别接正负电源，引脚5接地，引脚7连接输出端。
滤波电路原理分析
滤波电路是一种电子电路，用于去除信号中的噪声或频率分量，只保留所需的信号成分。
其原理基于信号的频域特性，通过选择合适的滤波器类型和参数来实现。
滤波电路通常由被滤波的信号输入端、滤波器和输出端组成。
滤波器是该电路的核心部件，根据信号的频率特性选择适当的滤波器类型。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
低通滤波器用于去除高频信号，只保留低频部分。
其工作原理是将高频信号的能量耗散或削弱，使得只有低频信号可以通过。
高通滤波器则相反，只保留高频信号。
带通滤波器用于选择一个特定频率范围内的信号，滤除其他频率的信号。
其原理是在一定频率范围内提供通路，而在其他频率上提供阻断。
带阻滤波器则用于滤除某个特定频率范围内的信号，只传递其他频率的信号。
其原理是在一定频率范围内提供阻断，而在其他频率上提供通路。
滤波电路根据滤波器的类型和参数，可以实现不同程度的滤波效果。
常见的滤波电路包括RC滤波器、RL滤波器、LC滤波
器和活动滤波器等。
它们通过选择合适的电容、电感或运算放大器等元件参数，实现对信号的滤波功能。
此外，滤波电路还需要考虑一些其他因素，如滤波器的频率响应、相移以及失真等。
这些因素会影响滤波电路对信号的处理效果，需要通过合理设计和选择元器件来解决。
总之，滤波电路的原理是根据信号的频域特性选择合适的滤波器类型和参数，实现对信号的滤波功能。
它在电子电路中起到去噪和频率选择的作用，广泛应用于各种电子设备和通信系统中。
信号波形合成实验电路+电路图信号波形合成实验电路+电路图第一章技术指标1 系统功能要求2 系统结构要求第二章整体方案设计1 方案设计2 整体方案第三章单元电路设计1 方波振荡器2 分频电路设计3 滤波电路设计4 移相电路设计5加法电路设计6整体电路图第四章测试与调整1 分频电路调测2 滤波电路调测3 移相电路调测4加法电路调测5整体指标测试第五章设计小结1 设计任务完成情况2 问题与改进3 心得体会第一章技术指标1 系统功能要求1.1 基本要求(1)方波振荡器的信号经分频滤波处理，同时产生频率为10kHz和30kHz 的正弦波信号，这两种信号应具有确定的相位关系；(2)产生的信号波形无明显失真，幅度峰峰值分别为6V和2V；(3)制作一个由移相器和加法器构成的信号合成电路，将产生的10kH和 30kHz正弦波信号，作为基波和3次谐波，合成一个近似方波，波形幅度为5V，合成波形的形状如图1所示。
图1 利用基波和3次谐波合成的近似方波1.2 发挥部分再产生50kHz的正弦信号作为5次谐波，参与信号合成，使合成的波形更接近于方波。
2 系统结构要求2.1 方波振荡器：产生一个合适频率的方波，本实验中选择6MHz；2.2 分频器：将6MHz方波分频出10kHz、30kHz和50kHz的方波；2.3 滤波器：设计中心频率为10kHz、30kHz、50kHz三个滤波电路，产生相应频率的正弦波；2.4 移相器：调节三路正弦信号的相位；2.5 加法器：将10kHz、30kHz和50kHz三路波形通过加法电路合成，最终波形如图2。
2.6该系统整体结构如图3图2 基波、三次谐波和五次谐波合成的方波图3 电路示意图第二章整体方案设计1 方案设计1.1理论分析周期性函数的傅里叶分解就是将周期性函数展开成直流分量、基波和所有n阶谐波的迭加。
数学上可以证明方波可表示为：（1）其中A=4h/ ，h为方波信号峰值。
已知基波峰峰值要求为6V，故A=3 ，所以3次谐波对应的幅值为1V，5次谐波对应的幅值为0.6V。
滤波电路的原理
滤波电路是一种用于去除信号中不需要的频率成分，保留有用信号的电路。
它的原理基于信号的频率特性，通过选择性地传递或阻止特定频率范围内的信号来实现滤波。
滤波电路通常由电容器、电感器和电阻器等元件组成。
根据元件的排列方式和连接方式，滤波电路可以分为低通滤波电路、高通滤波电路、带通滤波电路和带阻滤波电路。
低通滤波电路可以让低频信号通过，而阻止高频信号的传输。
它的原理是通过电容器对高频信号的阻抗产生作用，使高频信号流向地，从而实现对高频信号的滤波。
高通滤波电路则与低通滤波电路相反，它可以让高频信号通过，而阻止低频信号的传输。
高通滤波电路利用电感器对低频信号的阻抗产生作用，将低频信号流向地，从而实现对低频信号的滤波。
带通滤波电路可以选择某个频率范围内的信号通过，同时阻止其他频率范围的信号传输。
它通常由高通滤波和低通滤波两部分组成，可以实现对特定频率范围内信号的滤波。
带阻滤波电路则相反，它可以选择阻止某个频率范围内的信号通过，而允许其他频率的信号传输。
带阻滤波电路通常由低通滤波和高通滤波两部分组成。
通过合理选择滤波电路的元件和参数，可以实现对不同频率范
围内信号的有效滤波，从而去除噪音或干扰，提取出我们所需要的信号。
这是滤波电路的基本原理。
波形产生电路实验报告一、实验目的本实验旨在探究波形产生电路的基本原理和实现方法，并通过实验操作，了解不同电路参数对波形产生的影响。
二、实验器材1.示波器2.函数信号发生器3.电阻、电容等元器件4.万用表三、实验原理1.基本原理：波形产生电路是指能够产生各种规定形状的周期性信号的电路。
其中，常见的信号有正弦波、方波、三角波等。
2.具体实现：通过改变元器件参数或改变连接方式，可以得到不同形状和频率的周期性信号。
例如，正弦波可以通过RC滤波电路产生；方波可以通过比较器电路和反相放大器电路产生；三角波可以通过积分放大器电路和反相放大器电路产生。
四、实验步骤及结果分析1.正弦波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至RC滤波电路输入端；（2）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（3）调节RC滤波电路中的R值和C值，观察示波器上输出的正弦波形状，并记录下所使用的元器件参数；（4）重复以上步骤，改变RC电路中的R和C值，观察输出波形的变化情况。
实验结果：通过调节RC电路中的R和C值，可以得到不同频率和振幅的正弦波。
2.方波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至比较器电路输入端；（2）设置比较器电路阈值电压为0V；（3）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（4）观察示波器上输出的方波形状，并记录下所使用的元器件参数；（5）重复以上步骤，改变比较器电路阈值电压和函数信号发生器输出频率，观察输出波形的变化情况。
实验结果：通过调节比较器电路阈值电压和函数信号发生器输出频率，可以得到不同占空比和频率的方波。
3.三角波产生电路：（1）将函数信号发生器输出连接至积分放大器电路输入端；（2）将积分放大器电路输出连接至反相放大器输入端；（3）调节函数信号发生器输出频率为1000Hz；（4）观察示波器上输出的三角波形状，并记录下所使用的元器件参数；（5）重复以上步骤，改变积分放大器电路中的R和C值，观察输出波形的变化情况。
波形发生电路原理波形发生电路是一种电子电路，用于产生特定形状和频率的电压或电流波形。
它通常由活动元件（例如晶体管、集成电路）和被动元件（例如电阻、电容）组成。
波形发生电路的原理基于信号的周期性。
一般来说，波形发生电路需要一个参考信号（例如时钟信号、振荡器信号），根据参考信号的周期和幅值来产生期望的波形。
具体的原理取决于所采用的电路拓扑和元件类型。
常见的波形发生电路包括正弦波发生器、方波发生器、矩形波发生器和三角波发生器等。
下面以正弦波发生器为例，介绍其工作原理：1. 整体思路：正弦波发生器的核心思想是利用反馈机制，将一个信号通过放大和滤波处理后再输入到自身，形成一个稳定的正弦波输出。
2. 振荡器电路：正弦波发生器的关键是振荡器电路，它负责产生频率恒定的振荡信号。
常见的振荡器电路包括LC振荡器、晶体振荡器、RC振荡器等。
以LC振荡器为例，它由电感(L)和电容(C)构成，并配合放大元件组成正反馈网络。
3. 放大器电路：振荡器电路生成的振荡信号较弱，需要经过放大器电路放大后才能得到理想的输出。
这里可以采用放大器电路，如共射放大电路或运算放大器等。
4. 滤波器电路：放大器电路放大信号后，仍然会存在一些杂散信号或高频成分。
因此，需要使用滤波器电路，如低通滤波器或带通滤波器，将不需要的信号滤除，只保留所需的正弦波信号。
通过以上的电路组合，正弦波发生器可以实现将一个参考信号转换成期望频率和幅度的正弦波输出。
实际设计时，需要根据具体要求选择合适的元件和电路拓扑，以实现所需的波形。
需要注意的是，不同类型的波形发生器可能有不同的电路原理和参数设置，本文所述仅作为示例，具体应用需根据实际情况进行调整和优化。
信号波形合成实验电路（C 题）内容介绍：该项目基于多个正弦波合成方波与三角波等非正弦周期信号的电路。
使用555电路构成基准的方波振荡信号，以74LS161实现前置分频形成10KHz 、30kHz 、50kHz 的方波信号，利用TLC04滤波器芯片获得其正弦基波分量，以TLC084实现各个信号的放大、衰减和加法功能，同时使用RC 移相电路实现信号的相位同步；使用二极管峰值包络检波电路获得正弦信号的幅度，以MSP430作为微控制器对正弦信号进行采样，并且采用段式液晶实时显示测量信号的幅度值。
1方案 1.1题目分析考虑到本设计课题需要用多个具有确定相位和幅度关系的正弦波合成非正弦周期信号，首选使用同一个信号源产生基本的方波振荡，使得后级的多个正弦波之间保持确定的相位关系。
在滤波器环节，为了生成10kHz 、30kHz 和50kHz 的正弦波，我们需要使用三个独立的滤波器，由于输入滤波器的是10kHz 、30kHz 和50kHz 的方波信号，所以可以使用带通滤波器或者低通滤波器，并且尽量维持一致的相位偏移。
从Fourier 信号分析理论看，合成 数学上可以证明此方波可表示为：)7sin 715sin 513sin 31(sin 4)( ++++=t t t t h t f ωωωωπ三角波也可以表示为：)7sin 715sin 513sin 31(sin 8)(2222 +-+-=t t t t h t f ωωωωπ由以上的数学分析可知，保持各个正弦波之间的相位和幅度的准确关系是准确合成方波和三角波的关键，为此，需要为各个频率的正弦波设计移相电路和放大电路以调节大小和相位关系。
在正弦波幅度测量与显示部分中，需要使用MCU 采集并处理信息，使用液晶显示数值。
1.2系统结构系统结构如图1所示，使用同一个方波发生器作为基准，以便实现相位同步；为补偿在分频器和滤波器中出现的相位偏移，需要后级进行相位和幅度校准。
模拟电子电路实验四交流滤波电路实验
报告
实验目的
本实验的目的是研究交流滤波电路的基本原理和特性，通过实验观察交流滤波电路的频率响应和波形变化，以加深对滤波电路的理解和掌握。
实验器材和元件
- 信号发生器
- 交流滤波电路实验箱
- 示波器
- 电压表
- 电阻、电容等元件
实验步骤
1. 按照实验电路图连接实验箱中的交流滤波电路。
2. 调节信号发生器的频率和幅值，记录下输入和输出电压的数值。
3. 根据记录的数据绘制输入和输出电压的波形图。
4. 改变信号发生器的频率，重复步骤2和3，观察波形的变化。
实验结果
在不同频率下，记录了输入电压和输出电压的数值，并绘制了
相应的波形图。
根据实验数据可以发现，交流滤波电路能够将不同
频率的输入信号进行滤波处理，输出信号的波形随频率的变化而改变。
实验总结
通过本次实验，深入了解了交流滤波电路的工作原理和特性。
交流滤波电路能够对输入信号进行滤波处理，输出的波形受到频率
的影响。
实验中观察到的结果与理论预期相符。
在日常应用中，交
流滤波电路广泛应用于各种电子设备中，用于实现信号的滤波和去噪。
实验讨论与改进
在实验过程中，我们注意到输入信号的幅值对滤波效果有一定
影响，可以进一步研究不同幅值下交流滤波电路的特性。
此外，还
可以尝试使用不同的滤波电路结构和元件参数，比较其滤波效果和
性能。
对于未来的实验改进，也可以考虑使用现代化的测量设备和工具，提高实验的准确性和精度。
参考文献
(请列出参考过的文献，格式可自行选择)。
weishen武汉工程大学课程设计说明书课题名称：信号波形的产生与滤波电路专业班级：学生学号：学生姓名：学生成绩：指导教师：课题工作时间：至武汉工程大学教务处目录摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论.......................................................................................... (1)1.1 技术发展.............................................................................. . (1)1.2 本课题研究内容………………………………..…………………………… .. x第二章系统方案设计 (x)2.1 任务分析............................................................................ (x)2.2 三种方案比较...................................................................... (x)2.3 方案选择......................................................................... (x)第三章系统硬件设计…………………………………………………………… ..x3.1 总体框图...................................................................... (x)3.2 单元电路设计与参数选择................................................. (x)第四章系统调试 (x)4.1 测试仪表................................................................ (x)4.2 单元电路测试............................................................. (x)4.3 系统总体测试............................................................. (x)4.4 指标测试分析与改进方法总结 (x)致谢 (x)参考文献 (x)摘要滤波器在日常生活中非常重要，运用非常广泛，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的滤波器。
随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种滤波器。
用集成电路实现的滤波器与其他滤波器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提高。
滤波器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对滤波器器的原理以及结构设计一个能够低通、高通、带宽、阻带等多种形式的滤波器。
本设计利用迟滞电压比较器方波产生电路，产生10KHz的方波信号,方波信号是一种应用极为广泛的信号，它在科学研究、工程教育及生产实践中的使用也非常普遍，将产生的10KHz频率的可调方波信号通过带通滤波器，利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择，通过有源滤波器产生一个10KHz的正选基波信号，得到峰峰值为6V以上的正弦信号，最后由电压放大电路将信号进行不失真放大，从而产生所需信号.关键词：方波信号迟滞比较器带通滤波器电压放大AbstractFilter is very important in their daily lives, the use of a very wide range in electronic engineering, communications engineering, automatic control, telemetry control, measuring instruments, meters and computer technology, often need to use a variety of filters. With the rapid development of IC, IC can easily pose a variety of filters. Implemented in integrated circuit filters and other filter, the waveform quality, amplitude and frequency stabilityperformance has greatly improved. The filter has a very wide range of applications in circuit experiments and equipment testing. Now we are by principle and structure of the filter's design a low pass, high pass, bandwidth, stopband and other forms of filters.This design uses hysteresis voltage comparator square wave generating circuit to generate 10KHz square wave signal, square wave signal is the signal of a wide range of applications, it is also very common in science, engineering, education and production practice, will produce the 10KHz frequency, tunable square wave signal through a bandpass filter, the frequency characteristics of the circuit realization of the choice of signal frequency components, the active filter is selected to produce a 10KHz fundamental signal, to get the peak value of 6V or more sinusoidal signal by the voltage amplifier, the signal is not distorted amplification, resulting in the desired signal.Keywords：Square Wave Signal Hysteresis Comparator Band-pass FilterV oltage Amplification第一章绪论1.1 设计课题的背景、目的、意义1.背景：经过半个世纪的发展，我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐但由于缺少专门研制机构，集成工艺和材料工业跟不上来，使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。
我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率已基本上满足现有各种电信设备。
2.设计目的：（1）掌握迟滞比较器，滤波电路及放大电路的设计思路和设计方法.（2）掌握信号发生器及示波器的基本用法.3. 意义：增强动手能力，通过实践对滤波器进行进一步认识。
1.2 设计要求（1）设计迟滞比较器方波产生电路，频率为10KHz可调（2）设计一有源滤波器，经滤波电路得到的正弦信号幅度峰峰值为6V 以上。
1.3 设计内容1、了解信号波形的产生与滤波电路的基本工作原理2、完成信号波形的产生与滤波电路的设计并分析计算单元电路，对元器件进行选型。
3、绘制信号波形的产生与滤波电路的设计电路图4、组装、调试信号波形的产生与滤波电路的设计电路5、进行实物检查、设计答辩并完成设计报告1.4 信号波形的产生与滤波电路的设计1.5 设计器件第二章方案论证与比较1. 方案原理模拟带通滤波器一般是用电路元件(如电阻、电容、电感)来构成我们所需要的频率特性电路。
模拟带通滤波器的原理是通过对电容、电阻和电感参数的配置，使得模拟滤波器对基波呈现很小的阻抗，而对谐波呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把基波信号提取出来。
目前，有些有源滤波器利用模拟电路实现带通滤波器检测负载电流的基波分量，并且在实际中得到了应用。
2.优点:滤波器对基波呈现很小的阻抗, 而对谐波呈现很大的阻抗，这样当负载电流信号通过该模拟带通滤波器的时候就可以把基波信号提取出来.3. 缺点:由于模拟滤波器的中心频率对电路元件(如电容，电阻，电感)的参数十分敏感，较难设计出合适的参数，而且电路元件的参数会随外界环境的干扰发生变化，这会导致中心频率的偏移，影响滤波结果的准确性。
第三章设计划分3.1 方波产生电路1 设计电路图：2 设计原理:该电路实际上就是在迟滞比较器的基础上加了一个积分回路，迟滞比较器自身的特点有两个阈值电压+FVz和-FVz，再接通电源的瞬间，输出电压处于不定状态，假设输出电压偏于正向饱和，即Vo=+Vz时，加到电压比较器同相端得电压为+FVz，而加于反相端的电压，由于电容上的电压不能突变，只能由输出电+FVz时，输出电压迅速翻转到-Vz,-Vz又通过R3对C 进行反相充电，知道Vc略负于-Vz值时，输出状态再次发生翻转。
如此循环不已，形成一系列的方波。
3 作用：产生10KHz 的可调方波信号.4 参数计算：设t=0时，Vc=-Vz ，则在2T 时间内，电容C 上的电压将以指数规律由-FVz 向+Vz 方向变化，电容器端电压随时间变化规律为()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=-C R t z c F v t v 311)( 设T 为方波的周期，当 2T t =时，Z c FV T v =)2(,带入上式，可得()z C R T z c FV e F V T v =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+-=-3211)2(1R对T 求解，得 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-+=12331ln 211ln 2R R C R F FC R T如适当选取 1R 和2R 的值，可使得11ln 12=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+R R ,即F=0.462，则振荡周期可简化为T=2C R 3，振荡频率为CR T f 3211==。
