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正弦波与方波的相互转换

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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

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目录

一.设计要求 ............................................................................................................................ 3 二.总体设计 ............................................................................................................................ 3

三.设计方案 .................................................................................................................... 3 ㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 ..................................................................... 3 ㈡ 将正弦波转换为方波 .................................................................................................. 3 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 ........................................................................................................ 4 ㈢方波转换为正弦波 ........................................................................................................ 5 ㈣还原波形 ........................................................................................................................ 5 ㈤整体电路原理图 ............................................................................................................ 6 五.实验仿真结果 .................................................................................................................... 6

㈠正弦波产生且换为方波再换为正弦波的波形 ............................................................ 6 ㈡用放大器放大振幅还原后的波形 ................................................................................ 7 六.电路板的制作 .................................................................................................................... 7

㈠画图 ................................................................................................................................ 7 ㈡元器件清单 .................................................................................................................... 8 ㈢实物焊接 ........................................................................................................................ 8 七.电路的调试 ........................................................................................................................ 8

㈠电路连接 ........................................................................................................................ 8 ㈡波形测量 ........................................................................................................................ 8 ㈢数据的记录 .................................................................................................................... 8 八.总结 .................................................................................................................................... 9

㈠设计过程中遇到的问题 ................................................................................................ 9 ㈡心得体会 ...................................................................................................................... 10

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正弦函数发生器

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

总体设计大体上可分为四个模块:

1. 用振荡电路产生1000HZ的正弦波信号; 2. 用一个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 产生正弦波 过零比 较器 转换为 方波 滤波电路 放大还原 正弦波 同向放 大器 转换为 正弦波

三.设计方案

㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号

用RC和一个运放组成文氏电桥振荡电路,调节RC选频电路来产生1000HZ的正弦波。

㈡ 将正弦波转换为方波

用一个运放接成过零比较器就可以把正弦波转换为方波。但会存在少许误差。

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㈢将方波转换为正弦波

用电阻和电容组成RC滤波电路,选择合适的数据参数就能实现把方波变为正弦波。 ㈣还原波形

用一个同相放大器把波形的幅度放大还原。

四.设计步骤及参数的确定

㈠用运算放大器产生1000HZ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路,电路图如下。

参数选择中最重要的是R6和C2的值选择,因为它们是选频电路。f=1/2ΠRC 。f=1000HZ,所以可以确定RC的值。

㈡正弦波转换为方波

用一个运放接成过零比较器如下图,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零,信号就发生跳变,可以把正弦波转换为方波。

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㈢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。

㈣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。

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