正弦波与方波的相互转换

ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,正弦波与方波的互相转换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：级杨会组员：级胡原彬组员：级廖秋伟7月10日目录正弦函数发生器=1\*CHINESENUM3一．设计规定用运算放大器产生一种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。=2\*CHINESENUM3二．总体设计总体设计大致上可分为四个模块：1.用振荡电路产生1000HZ的正弦波信号；2.用一种过零比较器把正弦波变为方波；3.用RC滤波电路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转换为方波转换为正弦波放大还原正弦波过零比较器滤波电路同向放大器=3\*CHINESENUM3三．设计方案=1\*GB4㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号用RC和一种运放构成文氏电桥振荡电路，调节RC选频电路来产生1000HZ的正弦波。=2\*GB4㈡将正弦波转换为方波用一种运放接成过零比较器就能够把正弦波转换为方波。但会存在少量误差。=3\*GB4㈢将方波转换为正弦波用电阻和电容构成RC滤波电路，选择适宜的数据参数就能实现把方波变为正弦波。=4\*GB4㈣还原波形用一种同相放大器把波形的幅度放大还原。=4\*CHINESENUM3四．设计环节及参数的拟定=1\*GB4㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号用电阻、电容、二极管和一种运放构成文氏电桥振荡电路，电路图以下。参数选择中最重要的是R6和C2的值选择，由于它们是选频电路。f=1/2ΠRC。f=1000HZ，因此能够拟定RC的值。=2\*GB4㈡正弦波转换为方波用一种运放接成过零比较器以下图，通向端接信号输入，反向端接地。只要输入信号电压不不大于或不大于零，信号就发生跳变，能够把正弦波转换为方波。=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，用一种同向放大器放大它的幅度。2.由于同向放大器的放大倍数为：A=1+R12/R11。因此拟定R11=8k欧姆，R12=1k欧姆。㈤整体电路原理图=5\*CHINESENUM3五．实验仿真成果=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：，频率：1000HZ。由方波转换的正弦波：振幅：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：；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。整顿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111K210K2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，根据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察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数据的统计波形类型频率(HZ)振幅(V)振荡器产生的正弦波1000方波1000转换后的正弦波1000放大还原后的正弦波1000㈣数据成果分析我们用振荡器产生了频率1000HZ振幅的正弦波，通过过零比较器后变为频率1000HZ振幅的方波，在通过我们的滤波电路，把方波转换为频率1000HZ振幅的正弦波，最后经放大器放大还原为频率1000HZ振幅的正弦波。即使实际值和理论值有某些小小的误差，但实验还是得到了对的的成果。八．总结 =1\*GB4㈠设计过程中碰到的问题由于第一次做类似的设计电路，诸多地方不清晰，都是在探索中进行的。碰到了诸多大小的问题。例如:1.电路图自己设计很困难，在查找电路图时诸多都不能实现，这些电路对于我们不合用。2.元件的参数拟定是大多是参考我们查找的电路，稍作修改。自己极少从设计的角度来理论计算。3.仿真时有时候是对的的波形，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，并且没有波形。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，背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，最初我们不懂得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，后来据说得三个脚都用到，中间和两侧中的一种串联再外接。8.通过种种改善和调试都不行，我们打算新做了一种电路板，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，成果调试出了波形，即使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能够的，频率都能够通过电位器调到1000HZ,幅值也能够调节。重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由原来的改为1uF（仿佛C3电容原本不是它所标注的），波形不失真，但是最后放大器放大的幅度只能达成初始正弦波的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，我们把有关的电阻和电容测量一下并适宜替代。在调节后又拿去调试，认真调节电位器，终于得到了对的的成果！11..同时我们也没停下第二块的电路板的制作，但愿第二块能吸取第一块的经验做的更完善。但第二块可能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，即使碰到了诸多现在看来很低档的错误，也仿佛花了诸多的时间做了无用功，但是却让我们熟悉有关软件和制作的过程，理解有关的制作办法，重温了以前模电学习的有关放大器、振荡电路、滤波等等的原理，打下了电路板制作的某些基础，现在花的时间越是多，对后来的学习协助越大。因此这一次的设计制作，我们学到了诸多，同时也看见了我们诸多的局限性之处，明白了哪些地方我们还急待学习和提高。懂得细心、耐心的必要；懂得测试、检测的理性；懂得理论、实际的差别；懂得失败、重复的统一；懂得一次次调试、一