正弦波與方波的相當轉(zhuǎn)換

1、-/物理與電子工程學院課題設(shè)計報告課題名稱: 組 組 組 組正弦函數(shù)發(fā)生器設(shè)計別長員員20組2011級楊會2011級胡原彬2011級廖秋偉2013年7月10日目錄一設(shè)計要求 二總體設(shè)計 三設(shè)計方案 用運算放大器產(chǎn)生 1000HZ 的正弦信號 將正弦波轉(zhuǎn)換為方波 將方波轉(zhuǎn)換為正弦波 還原波形 四設(shè)計步驟及參數(shù)的確定 1000HZ 的正弦信號用運算放大器產(chǎn)生正弦波轉(zhuǎn)換為方波 方波轉(zhuǎn)換為正弦波 還原波形 整體電路原理圖 五實驗仿真結(jié)果 正弦波產(chǎn)生且換為方波再換為正弦波的波形用放大器放大振幅還原后的波形 六電路板的制作 畫圖 元器件清單 實物焊接 七電路的調(diào)試 電路連接 波形測量 數(shù)據(jù)的記錄 八總結(jié)

2、910設(shè)計過程中遇到的問題 心得體會 正弦函數(shù)發(fā)生器1.2.3.4.用運算放大器產(chǎn)生一個 1000HZ的正弦波信號。 將此正弦波轉(zhuǎn)換為方波。再將此方波轉(zhuǎn)換為正弦波。限用一片LM324和電阻、電容。二.總體設(shè)計總體設(shè)計大體上可分為四個模塊：1. 用振蕩電路產(chǎn)生1000HZ的正弦波信號;2. 用一個過零比較器把正弦波變?yōu)榉讲ǎ?. 用RC濾波電路從方波中濾出正弦波；4. 檢測波形用放大器還原振幅。(振蕩電路產(chǎn)生正弦波yf放大還原正弦波X/用運算放大器產(chǎn)生1000HZ過零比較器同向放大器的正弦信號用RC和一個運放組成文氏電橋振蕩電路, 弦波。調(diào)節(jié)RC選頻電路來產(chǎn)生 1000HZ的正將正弦波轉(zhuǎn)換為方波

3、用一個運放接成過零比較器就可以把正弦波轉(zhuǎn)換為方波。但會存在少許誤差。將方波轉(zhuǎn)換為正弦波用電阻和電容組成 RC濾波電路，選擇合適的數(shù)據(jù)參數(shù)就能實現(xiàn)把方波變?yōu)檎?波。還原波形用一個同相放大器把波形的幅度放大還原。四.設(shè)計步驟及參數(shù)的確定用運算放大器產(chǎn)生1000HZ的正弦信號用電阻、電容、二極管和一個運放組成文氏電橋振蕩電路，電路圖如下。參數(shù)選擇中最重要的是 R6和C2 f=1000HZ，所以可以確定RC的值。f=1/2 n RC。的值選擇，因為它們是選頻電路。正弦波轉(zhuǎn)換為方波用一個運放接成過零比較器如下圖，通向端接信號輸入，反向端接地。只要輸 入信號電壓大于或小于零，信號就發(fā)生跳變，可以把正弦波

4、轉(zhuǎn)換為方波。VCC 12VVCCLIVI324ADVDD吐FDD方波轉(zhuǎn)換為正弦波用電阻和電容接成 RC濾波電路。在 R2和C3過后的節(jié)點處波形是三角波，最 后輸出是正弦波。R2 qR31k；wv- iOkLI3忸;.=C3C4C5：1.2uF：15nF：l5nFOiR7還原波形1. 在RC濾波電路輸出的正弦波，幅度變小了約9倍的樣子，用一個同向放大器放 大它的幅度。2. 因為同向放大器的放大倍數(shù)為：A=1+R12/R11 。所以確定R11=8k歐姆，R12=1k 歐姆。整體電路原理圖五.實驗仿真結(jié)果正弦波產(chǎn)生且換為方波再換為正弦波的波形JJ舒 Oscilloscoipe-ISCli-lyT b

5、 T；拿4応aT2-T1T|k心:mTmiCSyl員CKirrel_C口304匸：4 ns1065 V5 1=1 V-1 4S1 V304.214 ns10.56* VM&1 V-1.41 O.OMfiO.MOVO.OGOV0.000 V只 trerscjSiVE IGMD rSat l miDiw X posnon p pvT Aj&|a-e|C|-3rr=._A=g* T而; Y poiitcn oDrBSpg I b&r. AutolllNont | 匚_ 注：紅色為震蕩產(chǎn)生的正弦波，藍色為正弦波轉(zhuǎn)換成的方波，白色為方波轉(zhuǎn)換成 的正弦波。振蕩電路產(chǎn)生的正弦波：1000HZ 。振幅：9.8

6、V， 頻率：由方波轉(zhuǎn)換的正弦波：振幅：1.1V 頻率1000HZ。用放大器放大振幅還原后的波形疝 Oscilloscope-SSC5T；71 rr#304 211 刃4 2K IT.;2咖iChinrilJV r肝V-耳I據(jù)V 5.5M V駅 丫亡 I Ext. TfisgerrTrnr ? bs 右壬Ssat 1 1 irr i-DivA Ch釦 it=1A5x3 15 V CwCii-rr= ESZ p 質(zhì)Div=Tt 麻 erE譽序生廠X 竝善 itMl 1 0Y sitn 2.Y 3itiwtlLt7 jo1 Vvrr Md &列 a.b|AC 1 0 py廠AC 1 傅 - 1rTy

7、ipfr Sirg | Nor | Auto | Non#Ti-T11放大還原后的正弦波：幅度：9.8V;頻率:1000HZ。六. 電路板的制作畫圖PCB模式。整理在DXP軟件中畫出上面已近仿真成功的原理圖，選擇封裝，轉(zhuǎn)換成 PCB版面上的元件布局，盡量避免導線的交叉。元器件清單兀器件 名稱型號參數(shù)(歐姆)數(shù)量(個)電阻5.1K12.7K11K210K2電容15 nF233 nF21uF1電位器10K320K1二極管1N40012-HR丄 心片LM324N1實物焊接按照上面的布局排列實物電路板，依據(jù)PCB板的線路分布焊接電路。注意焊接時不要短路和外接電源、接地的接口的焊接，并把要測試的信號用導

8、線引到排針上方便測試。七. 電路的調(diào)試電路連接用 12V的恒壓源連接到電路板的正負電源接口，把電路板接地端接地。波形測量轉(zhuǎn)換后的正弦波和放大還原的正弦波。用示波器觀測振蕩器產(chǎn)生的正弦波、方波、 注意調(diào)節(jié)電位器。數(shù)據(jù)的記錄波形類型頻率(HZ)振幅(V)振蕩器產(chǎn)生的正 弦波10009.8方波100013.4轉(zhuǎn)換后的正弦波10001.1放大還原后的正 弦波10009.8數(shù)據(jù)結(jié)果分析我們用振蕩器產(chǎn)生了頻率1000HZ振幅9.8V的正弦波，經(jīng)過過零比較器后變?yōu)轭l率1000HZ振幅13.4V的方波，在經(jīng)過我們的濾波電路，把方波轉(zhuǎn)換為頻率1000HZ振幅1.1V的正弦波，最后經(jīng)放大器放大還原為頻率1000H

9、Z振幅9.8V的正弦波。雖然實際值和理論值有一些小小的誤差，但實驗還是得到了正確的結(jié)果。八. 總結(jié)設(shè)計過程中遇到的問題因為第一次做類似的設(shè)計電路，很多地方不清楚，都是在摸索中進行的。遇到了很 多大小的問題。比如：1. 電路圖自己設(shè)計很困難，在查找電路圖時很多都不能實現(xiàn)，這些電路對于我們不 適用。2. 元件的參數(shù)確定是大多是參照我們查找的電路，稍作修改。自己很少從設(shè)計的角 度來理論計算。3. 仿真時有時候是正確的波形，感覺沒有動它一會兒又出了問題。4. 在焊接電路板時，各個元件的引腳很細很密，容易短路。第一次焊接完了去調(diào)試 時，用示波器在元件中尋找波形很不方便，而且沒有波形。我們再次檢查并把要檢

10、測的 信號用導線連接到排針上方便檢測。5. 第二次檢測時感覺是那些地方短路了，做了修改后再去檢測，后面幾步都有波形 但是第一步（振蕩器）沒有成形的正弦波。我們認為是振蕩器的兩個電位器的阻值沒調(diào) 好。6. 我們在電路板上用到了4個電位器，最初我們不知道電位器怎么調(diào)節(jié)是變大或變 小，只有一通亂調(diào)，后來才想到用萬用表測它的電阻。7. 最初我們的電位器只用到了兩個引腳，認為連接方式和滑動變阻器類似，后來聽 說得三個腳都用到，中間和兩側(cè)中的一個串聯(lián)再外接。8. 經(jīng)過種種改善和調(diào)試都不行，我們打算新做了一個電路板，在焊接的時候我沒看見新的LM324n芯片，想把它換在舊板上試一試，結(jié)果調(diào)試出了波形，雖然最后

11、的正弦 波有失真，但前面振蕩器產(chǎn)生的正弦波和方波都是可以的，頻率都可以通過電位器調(diào)到 1000HZ ,幅值也可以調(diào)節(jié)。主要是最后的轉(zhuǎn)換后的正弦波有些失真，放大后也存在失真。9. 由于失真，我們檢查后把電容C3由原來的1.2UF改為1uF （好像C3電容原本不 是它所標注的1.2uF），波形不失真，但是最后放大器放大的幅度只能達到初始正弦波的1/2，再調(diào)大就波峰就截止了。我們有嘗試改小電容C4和C5。10. 為了進一步完善，我們把相關(guān)的電阻和電容測量一下并適當替換。在調(diào)整后又 拿去調(diào)試，仔細調(diào)節(jié)電位器，終于得到了正確的結(jié)果！11.同時我們也沒停下第二塊的電路板的制作， 希望第二塊能吸取第一塊的經(jīng)驗做的 更完善。但第二塊也許是沒有充足的精力和時間，波形還是存在失真，我們決定還是采 用第一塊電路板。心得體會第一次設(shè)計制作電路，雖然遇到了很多現(xiàn)在看來很低級的錯誤，也好像花了很多的 時間做了無用功，但是卻讓我們熟悉相關(guān)軟件和制作的過程，了解相關(guān)的制作方法，重 溫了以前模電學習的相關(guān)放大器、振蕩電路、濾波等等的原理，打下了電路板制作的一 些基礎(chǔ)，現(xiàn)在花的時間越是多，對以后的學習幫助越大。所以這一次的設(shè)計制作，我們 學到了很多，同時也看見了我們很多的不足之處，明白了哪些地方我們還急待學習和提 高。知道細心、耐心的必要；知道測試、檢測的理性；知道理論、實際的差別；知