
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文檔簡介
物理與電子工程學(xué)院課題設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱:正弦函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)別:20組長:2011級(jí)楊會(huì)員:2011級(jí)胡原彬員:2011級(jí)廖秋偉2013年7月10日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)要求3\o"CurrentDocument"總體設(shè)計(jì)3設(shè)計(jì)方案3\o"CurrentDocument"㈠用運(yùn)算放大器產(chǎn)生1000HZ的正弦信號(hào)3\o"CurrentDocument"㈡將正弦波轉(zhuǎn)換為方波4\o"CurrentDocument"㈢將方波轉(zhuǎn)換為正弦波4\o"CurrentDocument"㈣還原波形4\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)步驟及參數(shù)的確定4\o"CurrentDocument"㈠用運(yùn)算放大器產(chǎn)生1000HZ的正弦信號(hào)4\o"CurrentDocument"㈡正弦波轉(zhuǎn)換為方波4\o"CurrentDocument"㈢方波轉(zhuǎn)換為正弦波5\o"CurrentDocument"㈣還原波形5\o"CurrentDocument"㈤整體電路原理圖6\o"CurrentDocument"實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果7\o"CurrentDocument"㈠正弦波產(chǎn)生且換為方波再換為正弦波的波形7\o"CurrentDocument"㈡用放大器放大振幅還原后的波形8\o"CurrentDocument"電路板的制作8\o"CurrentDocument"㈠畫圖8㈡元器件清單8㈢實(shí)物焊接9\o"CurrentDocument"電路的調(diào)試9㈠電路連接9㈡波形測(cè)量9㈢數(shù)據(jù)的記錄9\o"CurrentDocument"㈣數(shù)據(jù)結(jié)果分析10\o"CurrentDocument"總結(jié)10\o"CurrentDocument"㈠設(shè)計(jì)過程中遇到的問題10\o"CurrentDocument"㈡心得體會(huì)11正弦函數(shù)發(fā)生器一.設(shè)計(jì)要求用運(yùn)算放大器產(chǎn)生一個(gè)1000HZ的正弦波信號(hào)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(jì)總體設(shè)計(jì)大體上可分為四個(gè)模塊:用振蕩電路產(chǎn)生1000HZ的正弦波信號(hào);用一個(gè)過零比較器把正弦波變?yōu)榉讲?;用RC濾波電路從方波中濾出正弦波;檢測(cè)波形用放大器還原振幅。振蕩電路
產(chǎn)生正弦波放大還原
正弦波三.設(shè)計(jì)方案㈠用運(yùn)算放大器產(chǎn)生1000HZ的正弦信號(hào)振蕩電路
產(chǎn)生正弦波放大還原
正弦波用RC和一個(gè)運(yùn)放組成文氏電橋振蕩電路,調(diào)節(jié)RC選頻電路來產(chǎn)生1000HZ的正
弦波。㈡將正弦波轉(zhuǎn)換為方波用一個(gè)運(yùn)放接成過零比較器就可以把正弦波轉(zhuǎn)換為方波。但會(huì)存在少許誤差。㈢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(shí)現(xiàn)把方波變?yōu)檎也?。㈣還原波形用一個(gè)同相放大器把波形的幅度放大還原。設(shè)計(jì)步驟及參數(shù)的確定㈠用運(yùn)算放大器產(chǎn)生1000HZ的正弦信號(hào)用電阻、電容、二極管和一個(gè)運(yùn)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的值選擇,因?yàn)樗鼈兪沁x頻電路。f=1/2nRC。f=1000HZ,所以可以確定RC的值。FI1-VyV-5-1H4-€1FI1-VyV-5-1H4-D1仆1如01RBD1仆1如01RB—VW-D21Niaai㈡正弦波轉(zhuǎn)換為方波用一個(gè)運(yùn)放接成過零比較器如下圖,通向端接信號(hào)輸入,反向端接地。只要輸
入信號(hào)電壓大于或小于零,信號(hào)就發(fā)生跳變,可以把正弦波轉(zhuǎn)換為方波。㈢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(diǎn)處波形是三角波,最后輸出是正弦波。㈣還原波形在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(gè)同向放大器放大它的幅度。因?yàn)橥蚍糯笃鞯姆糯蟊稊?shù)為:A=1+R12/R11。所以確定R11=8k歐姆,R12=1k歐姆。㈤整體電路原理圖實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果㈠正弦波產(chǎn)生且換為方波再換為正弦波的波形Tirneba&eScale|'ms/&ivTimeChannel_AChartriel_BCliaririel_CChtaninel_D^.214ms10.5?V6.191V-1.4S1V^.214ms10.5?V6.191V-1.4S1V0.?sa.?V。.燦Tirneba&eScale|'ms/&ivTimeChannel_AChartriel_BCliaririel_CChtaninel_D^.214ms10.5?V6.191V-1.4S1V^.214ms10.5?V6.191V-1.4S1V0.?sa.?V。.燦V0.?VClmnnglA5V/Div■S-DafeYgsition"Xp&Brtcn]10[y7Ta/b|a+b|DLevalTriggerEgACj_oJ[DC_J(7(7r注:紅色為震蕩產(chǎn)生的正弦波,藍(lán)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:振幅:9.8V,頻率:1000HZ。由方波轉(zhuǎn)換的正弦波:振幅:1.1V頻率1000HZ。
㈡用放大器放大振幅還原后的波形Ti帕S■由巨11rrkSj'DivStale|:V/Div-ChaScaleine.1B|:.V/DivTriggerp|VXpDSitnrrYpositzm|2.6Ypo^rton\Q[wTAdd|bja|ajb|AC|I[DC(7AC|2pc"-|廠Tyjs馬咚」&irbo||Nge放大還原后的正弦波:幅度:9.8V;頻率:1000HZ。電路板的制作㈠畫圖在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模式。整理PCB版面上的元件布局,盡量避免導(dǎo)線的交叉。㈡元器件清單元器件名稱型號(hào)參數(shù)(歐姆)數(shù)量(個(gè))5.1K12.7K1
電阻1K210K2電容15nF233nF21uF1電位器10K320K1二極管1N40012芯片LM324N1㈢實(shí)物焊接按照上面的布局排列實(shí)物電路板,依據(jù)PCB板的線路分布焊接電路。注意焊接時(shí)不要短路和外接電源、接地的接口的焊接,并把要測(cè)試的信號(hào)用導(dǎo)線引到排針上方便測(cè)試。電路的調(diào)試㈠電路連接用±12V的恒壓源連接到電路板的正負(fù)電源接口,把電路板接地端接地。㈡波形測(cè)量用示波器觀測(cè)振蕩器產(chǎn)生的正弦波、方波、轉(zhuǎn)換后的正弦波和放大還原的正弦波。注意調(diào)節(jié)電位器。㈢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10009.8㈣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1000HZ振幅9.8V的正弦波。雖然實(shí)際值和理論值有一些小小的誤差,但實(shí)驗(yàn)還是得到了正確的結(jié)果??偨Y(jié)㈠設(shè)計(jì)過程中遇到的問題因?yàn)榈谝淮巫鲱愃频脑O(shè)計(jì)電路,很多地方不清楚,都是在摸索中進(jìn)行的。遇到了很多大小的問題。比如:電路圖自己設(shè)計(jì)很困難,在查找電路圖時(shí)很多都不能實(shí)現(xiàn),這些電路對(duì)于我們不適用。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(jì)的角度來理論計(jì)算。仿真時(shí)有時(shí)候是正確的波形,感覺沒有動(dòng)它一會(huì)兒又出了問題。在焊接電路板時(shí),各個(gè)元件的引腳很細(xì)很密,容易短路。第一次焊接完了去調(diào)試時(shí),用示波器在元件中尋找波形很不方便,而且沒有波形。我們?cè)俅螜z查并把要檢測(cè)的信號(hào)用導(dǎo)線連接到排針上方便檢測(cè)。第二次檢測(cè)時(shí)感覺是那些地方短路了,做了修改后再去檢測(cè),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(rèn)為是振蕩器的兩個(gè)電位器的阻值沒調(diào)好。我們?cè)陔娐钒迳嫌玫搅?個(gè)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(cè)它的電阻。最初我們的電位器只用到了兩個(gè)引腳,認(rèn)為連接方式和滑動(dòng)變阻器類似,后來聽說得三個(gè)腳都用到,中間和兩側(cè)中的一個(gè)串聯(lián)再外接。經(jīng)過種種改善和調(diào)試都不行,我們打算新做了一個(gè)電路板,在焊接的時(shí)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。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(biāo)注的1.2uF),波形不失真,但是最后放大器放大的幅度只能達(dá)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。為了進(jìn)一步完善,我們把相關(guān)的電阻和電容測(cè)量一下并適當(dāng)替換。在調(diào)整后又拿去調(diào)試,仔細(xì)調(diào)節(jié)電位器,終于得到了正確的結(jié)果!11..同時(shí)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(yàn)做的更完善。但第二塊也許是沒有充足的精力和時(shí)間,波形還是存在失真,我們決定還是采用第一塊電路板。㈡心得體會(huì)第一次設(shè)計(jì)制作電路,雖然遇到了很多現(xiàn)在看來很低級(jí)的錯(cuò)誤,也好像花了很多的時(shí)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(xué)習(xí)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(shí)間越是多,對(duì)以后的學(xué)習(xí)幫助越大。所以這一次的設(shè)計(jì)制作,我們學(xué)到了很多,同時(shí)也看見了我們很多的不足之處,明白了哪些地方
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