正弦波與方波的相互轉(zhuǎn)換

ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,ModifiedbyJACKontheafternoonofDecember26,正弦波與方波的互相轉(zhuǎn)換物理與電子工程學(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)組別：20組組長(zhǎng)：級(jí)楊會(huì)組員：級(jí)胡原彬組員：級(jí)廖秋偉7月10日目錄正弦函數(shù)發(fā)生器=1\*CHINESENUM3一．設(shè)計(jì)規(guī)定用運(yùn)算放大器產(chǎn)生一種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。=2\*CHINESENUM3二．總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)大致上可分為四個(gè)模塊：1.用振蕩電路產(chǎn)生1000HZ的正弦波信號(hào)；2.用一種過(guò)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(cè)波形用放大器還原振幅。振蕩電路振蕩電路產(chǎn)生正弦波轉(zhuǎn)換為方波轉(zhuǎn)換為正弦波放大還原正弦波過(guò)零比較器濾波電路同向放大器=3\*CHINESENUM3三．設(shè)計(jì)方案=1\*GB4㈠用運(yùn)算放大器產(chǎn)生1000HZ的正弦信號(hào)用RC和一種運(yùn)放構(gòu)成文氏電橋振蕩電路，調(diào)節(jié)RC選頻電路來(lái)產(chǎn)生1000HZ的正弦波。=2\*GB4㈡將正弦波轉(zhuǎn)換為方波用一種運(yùn)放接成過(guò)零比較器就能夠把正弦波轉(zhuǎn)換為方波。但會(huì)存在少量誤差。=3\*GB4㈢將方波轉(zhuǎn)換為正弦波用電阻和電容構(gòu)成RC濾波電路，選擇適宜的數(shù)據(jù)參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)把方波變?yōu)檎也ā?4\*GB4㈣還原波形用一種同相放大器把波形的幅度放大還原。=4\*CHINESENUM3四．設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)及參數(shù)的擬定=1\*GB4㈠用運(yùn)算放大器產(chǎn)生1000HZ的正弦信號(hào)用電阻、電容、二極管和一種運(yùn)放構(gòu)成文氏電橋振蕩電路，電路圖以下。參數(shù)選擇中最重要的是R6和C2的值選擇，由于它們是選頻電路。f=1/2ΠRC。f=1000HZ，因此能夠擬定RC的值。=2\*GB4㈡正弦波轉(zhuǎn)換為方波用一種運(yùn)放接成過(guò)零比較器以下圖，通向端接信號(hào)輸入，反向端接地。只要輸入信號(hào)電壓不不大于或不大于零，信號(hào)就發(fā)生跳變，能夠把正弦波轉(zhuǎn)換為方波。=3\*GB4㈢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(guò)后的節(jié)點(diǎn)處波形是三角波，最后輸出是正弦波。=4\*GB4㈣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，用一種同向放大器放大它的幅度。2.由于同向放大器的放大倍數(shù)為：A=1+R12/R11。因此擬定R11=8k歐姆，R12=1k歐姆。㈤整體電路原理圖=5\*CHINESENUM3五．實(shí)驗(yàn)仿真成果=1\*GB4㈠正弦波產(chǎn)生且換為方波再換為正弦波的波形注：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：，頻率：1000HZ。由方波轉(zhuǎn)換的正弦波：振幅：頻率1000HZ。=2\*GB4㈡用放大器放大振幅還原后的波形放大還原后的正弦波：幅度：；頻率：1000HZ。=6\*CHINESENUM3六．電路板的制作=1\*GB4㈠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。整頓PCB版面上的元件布局，盡量避免導(dǎo)線的交叉。=2\*GB4㈡元器件清單元器件名稱型號(hào)參數(shù)(歐姆)數(shù)量（個(gè)）電阻111K210K2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，根據(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。七．電路的調(diào)試=1\*GB4㈠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。=2\*GB4㈡波形測(cè)量用示波器觀察振蕩器產(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。=3\*GB4㈢數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)波形類型頻率(HZ)振幅(V)振蕩器產(chǎn)生的正弦波1000方波1000轉(zhuǎn)換后的正弦波1000放大還原后的正弦波1000㈣數(shù)據(jù)成果分析我們用振蕩器產(chǎn)生了頻率1000HZ振幅的正弦波，通過(guò)過(guò)零比較器后變?yōu)轭l率1000HZ振幅的方波，在通過(guò)我們的濾波電路，把方波轉(zhuǎn)換為頻率1000HZ振幅的正弦波，最后經(jīng)放大器放大還原為頻率1000HZ振幅的正弦波。即使實(shí)際值和理論值有某些小小的誤差，但實(shí)驗(yàn)還是得到了對(duì)的的成果。八．總結(jié) =1\*GB4㈠設(shè)計(jì)過(guò)程中碰到的問(wèn)題由于第一次做類似的設(shè)計(jì)電路，諸多地方不清晰，都是在探索中進(jìn)行的。碰到了諸多大小的問(wèn)題。例如:1.電路圖自己設(shè)計(jì)很困難，在查找電路圖時(shí)諸多都不能實(shí)現(xiàn)，這些電路對(duì)于我們不合用。2.元件的參數(shù)擬定是大多是參考我們查找的電路，稍作修改。自己極少?gòu)脑O(shè)計(jì)的角度來(lái)理論計(jì)算。3.仿真時(shí)有時(shí)候是對(duì)的的波形，感覺(jué)沒(méi)有動(dòng)它一會(huì)兒又出了問(wèn)題。4.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，并且沒(méi)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)。5.第二次檢測(cè)時(shí)感覺(jué)是那些地方短路了，做了修改后再去檢測(cè)，背面幾步都有波形但是第一步（振蕩器）沒(méi)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(méi)調(diào)好。6.我們?cè)陔娐钒迳嫌玫搅?個(gè)電位器，最初我們不懂得電位器怎么調(diào)節(jié)是變大或變小，只有一通亂調(diào)，后來(lái)才想到用萬(wàn)用表測(cè)它的電阻。7.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(lái)?yè)?jù)說(shuō)得三個(gè)腳都用到，中間和兩側(cè)中的一種串聯(lián)再外接。8.通過(guò)種種改善和調(diào)試都不行，我們打算新做了一種電路板，在焊接的時(shí)候我沒(méi)看見(jiàn)新的LM324n芯片，想把它換在舊板上試一試，成果調(diào)試出了波形，即使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能夠的，頻率都能夠通過(guò)電位器調(diào)到1000HZ,幅值也能夠調(diào)節(jié)。重要是最后的轉(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(lái)的改為1uF（仿佛C3電容原本不是它所標(biāo)注的），波形不失真，但是最后放大器放大的幅度只能達(dá)成初始正弦波的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(jìn)一步完善，我們把有關(guān)的電阻和電容測(cè)量一下并適宜替代。在調(diào)節(jié)后又拿去調(diào)試，認(rèn)真調(diào)節(jié)電位器，終于得到了對(duì)的的成果！11..同時(shí)我們也沒(méi)停下第二塊的電路板的制作，但愿第二塊能吸取第一塊的經(jīng)驗(yàn)做的更完善。但第二塊可能是沒(méi)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，即使碰到了諸多現(xiàn)在看來(lái)很低檔的錯(cuò)誤，也仿佛花了諸多的時(shí)間做了無(wú)用功，但是卻讓我們熟悉有關(guān)軟件和制作的過(guò)程，理解有關(guān)的制作辦法，重溫了以前模電學(xué)習(xí)的有關(guān)放大器、振蕩電路、濾波等等的原理，打下了電路板制作的某些基礎(chǔ)，現(xiàn)在花的時(shí)間越是多，對(duì)后來(lái)的學(xué)習(xí)協(xié)助越大。因此這一次的設(shè)計(jì)制作，我們學(xué)到了諸多，同時(shí)也看見(jiàn)了我們諸多的局限性之處，明白了哪些地方我們還急待學(xué)習(xí)和提高。懂得細(xì)心、耐心的必要；懂得測(cè)試、檢測(cè)的理性；懂得理論、實(shí)際的差別；懂得失敗、重復(fù)的統(tǒng)一；懂得一次次調(diào)試、一