正弦波与方波的相互转换

PAGEPAGE4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 3㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 3㈡将正弦波转换为方波 3㈢将方波转换为正弦波 4㈣还原波形 4四．设计步骤及参数的确定 4㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 4㈡正弦波转换为方波 4㈢方波转换为正弦波 5㈣还原波形 5㈤整体电路原理图 6五．实验仿真结果 6㈠正弦波产生且换为方波再换为正弦波的波形 6㈡用放大器放大振幅还原后的波形 7六．电路板的制作 7㈠画图 7㈡元器件清单 8㈢实物焊接 8七．电路的调试 8㈠电路连接 8㈡波形测量 8㈢数据的记录 8八．总结 9㈠设计过程中遇到的问题 9㈡心得体会 10=3\*GB4㈢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。=4\*GB4㈣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=5\*CHINESENUM3五．实验仿真结果=1\*GB4㈠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。=2\*GB4㈡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。=6\*CHINESENUM3六．电路板的制作=1\*GB4㈠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。=2\*GB4㈡元器件清单元器件名称型号参数(欧姆)数量（个）电阻5.1K12.7K11K210K2电容15nF233nF21uF1电位器10K320K1二极管1N40012芯片LM324N1㈢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=1\*GB4㈠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。=2\*GB4㈡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。=3\*GB4㈢数据的记录波形类型频率(HZ)振幅(V)振荡器产生的正弦波10009.8方波100013.4转换后的正弦波10001.1放大还原后的正弦波10009.8㈣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 =1\*GB4㈠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，但前面振荡器产生的正弦波和方波都是可以的，频率都可以通过电位器调到1000HZ,幅值也可以调节。主要是最后的转换后的正弦波有些失真，放大后也存在失真。9.由于失真，我们检查后把电容C3由原来的1.2uF改为1uF（好像C3电容原本不是它所标注的1.2uF），波形不失真，但是最后放大器放大的幅度只能达到初始正弦波的1/2，再调大就波峰就截止了。我们有尝试改小电容C4和C5。10.为了进一步完善，我们把相关的电阻和电容测量一下并适当替换。在调整后又拿去调试，仔细调节电位器，终于得到了正确的结果！11..同时我们也没停下第二块的电路板的制作，希望第二块能吸取第一块的经验做的更完善。但第二块也许是没有充足的精力和时间，波形还是存在失真，我们决定还是采用第一块电路板。㈡心得体会第一次设计制作电路，虽然遇到了很多现在看来很低级的错误，也好像花了很多的时间做了无用功，但是却让我们熟悉相关软件和制作的过程，了解相关的制作方法，重温了以前模电学习的相关放大器、振荡电路、滤波等等的原理，打下了电路板制作的一些基础，现在花的时间越是多，对以后的学习帮助越大。所以这一次的设计制作，我们学到了很多，同时也看见了我们很多的不足之处，明白了哪些地方我们还急待学习和提高。知道细心、耐心的必要；知道测试、检测的理性；知道理论、实际的差别；知道失败、重复的统一；知道一次次调试、一次次检验、一次次计算、一次次修改、再一次次调试…