正弦波及方波的相互转换

WORD 整理版 物与电子工程学院物与电子工程学院 课题设计报告课题设计报告 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 专业资料学习参考 WORD 整理版 20137 月 10 日 目录目录 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整体电原图. 6 五．实验仿真结果 . 7 ㈠正弦波产生且换为方波再换为正弦波的波形 .7 ㈡用放大器放大振幅还原后的波形 . 8 ．电板的制作. 8 ㈠画图 . 8 ㈡元器件清单 . 8 ㈢实物焊接 . 9 七．电的调试. 9 ㈠电连接. 9 ㈡波形测. 9 ㈢数据的记录 . 9 八．总结 10 ㈠设计过程中遇到的问题 10 ㈡心得体会 10 专业资料学习参考 WORD 整理版 正弦函数发生器正弦函数发生器 一．设计要求一．设计要求 1. 2. 3. 4. 用运算放大器产生一个 1000HZ 的正弦波信号。 将此正弦波转换为方波。 再将此方波转换为正弦波。 限用一片 LM324 和电阻、电容。 二．总体设计二．总体设计 总体设计大体上可分为四个模块： 1. 用振荡电产生1000HZ 的正弦波信号； 2. 用一个过比较器把正弦波变为方波； 3. 用 RC 滤波电从方波中滤出正弦波； 4. 检测波形用放大器还原振幅。 振荡电路振荡电路 产生正弦波产生正弦波 过零比过零比 较器较器 转换为转换为 方波方波 滤滤 波波 电电 路路 放大还原放大还原 正弦波正弦波 同向放同向放 大器大器 转换为转换为 正弦波正弦波 专业资料学习参考 WORD 整理版 三．设计方案三．设计方案 ㈠㈠用运算放大器产生用运算放大器产生 1000HZ1000HZ 的正弦信号的正弦信号 用 RC 和一个运放组成文氏电桥振荡电， 调节 RC 选频电来产生1000HZ 的正弦 波。 ㈡㈡ 将正弦波转换为方波将正弦波转换为方波 用一个运放接成过比较器就可以把正弦波转换为方波。但会存在少许误差。 ㈢㈢将方波转换为正弦波将方波转换为正弦波 用电阻和电容组成RC滤波电， 选择合适的数据参数就能实现把方波变为正弦波。 ㈣㈣还原波形还原波形 用一个同相放大器把波形的幅放大还原。 四．设计步骤及参数的确定四．设计步骤及参数的确定 ㈠㈠用运算放大器产生用运算放大器产生 1000HZ1000HZ 的正弦信号的正弦信号 用电阻、电容、二极管和一个运放组成文氏电桥振荡电，电图如下。 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。f=1/2ΠRC 。 f=1000HZ，所以可以确定RC 的值。 专业资料学习参考 WORD 整理版 ㈡㈡正弦波转换为方波正弦波转换为方波 用一个运放接成过比较器如下图，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，信号就发生跳变，可以把正弦波转换为方波。 ㈢㈢方波转换为正弦波方波转换为正弦波 用电阻和电容接成 RC 滤波电。在R2 和 C3 过后的节点处波形是三角波，最后 输出是正弦波。 ㈣㈣还原波形还原波形 1.在 RC 滤波电输出的正弦波，幅变小约9 倍的样子，用一个同向放大器放 大它的幅。 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。 专业资料学习参考 WORD 整理版 ㈤㈤整体电路原理图整体电路原理图 专业资料学习参考 WORD 整理版 五．实验仿真结果五．实验仿真结果 ㈠㈠正弦波产生且换为方波再换为正弦波的波形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。 振荡电产生的正弦波： 振幅：9.8V ， 频：1000HZ 。 由方波转换的正弦波： 振幅：1.1V频1000HZ。 专业资料学习参考 WORD 整理版 ㈡㈡用放大器放大振幅还原后的波形用放大器放大振幅还原后的波形 放大还原后的正弦波： 幅：9.8V；频：1000HZ。 ．电板的制作．电板的制作 ㈠㈠画图画图 在 DXP 软件中画出上面已近仿真成功的原图， 选择封装，转换成 PCB 模式。整PCB 版面上的元件布局，尽避免导线的交叉。 ㈡㈡元器件清单元器件清单 元器件元器件 名称名称 电阻 型号参数型号参数 ( (欧姆欧姆) ) 5.1K 2.7K 1K 10K 数数 （个） 1 1 2 2 专业资料学习参考 WORD 整理版 电容 电位器 二极管 芯片 15nF 33nF 1uF 10K 20K 1N4001 LM324N 2 2 1 3 1 2 1 ㈢㈢实物焊接实物焊接 按照上面的布局排实物电板，依据PCB 板的线分布焊接电。注意焊接时要短 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测试。 七．电的调试七．电的调试 ㈠㈠电连接电连接 用±12V 的恒压源连接到电板的正负电源接口，把电板接地端接地。 ㈡㈡波形测波形测 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。 ㈢㈢数据的记录数据的记录 波形类型 振荡器产生的正 弦波 方波 转换后的正弦波 放大还原后的正 弦波 ㈣㈣数据结果分析数据结果分析 我们用振荡器产生频1000HZ 振幅 9.8V 的正弦波，经过过比较器后变为频 1000HZ 振幅 13.4V 的方波，在经过我们的滤波电，把方波转换为频1000HZ 振幅 专业资料学习参考 频(HZ) 1000 1000 1000 1000 振幅(V) 9.8 13.4 1.1 9.8 WORD 整理版 1.1V 的正弦波，最后经放大器放大还原为频1000HZ 振幅 9.8V 的正弦波。虽然实际 值和论值有一些小小的误差，但实验还是得到正确的结果。 八．总结八．总结 ㈠㈠设计过程中遇到的问题设计过程中遇到的问题 因为第一次做类似的设计电，很多地方清楚，是在摸中进的。遇到很 多大小的问题。比如: 1.电图自己设计很困难，在查找电图时很多能实现，这些电对于我们 适用。 2.元件的参数确定是大多是参照我们查找的电，稍作修改。自己很少从设计的角 来论计算。 3.仿真时有时候是正确的波形，感觉没有动它一会儿又出问题。 4.在焊接电板时，各个元件的引脚很细很密，容短。第一次焊接完去调试 时，用示波器在元件中寻找波形很方，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检测。 5.第二次检测时感觉是那些地方短，做修改后再去检测，后面几步有波形 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.我们在电板上用到4 个电位器，最初我们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两个引脚，认为连接方式和动变阻器类