正弦波与方波的相互转换
模拟电子方波—正弦波—三角波转换全解
第1章绪论1.1简介在人们认识自然、改造自然的过程中，经常需要对各种各样的电子信号进行测量，因而如何根据被测量电子信号的不同特征和测量要求，灵活、快速的选用不同特征的信号源成了现代测量技术值得深入研究的课题。
信号源主要给被测电路提供所需要的已知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。
可见信号源在各种实验应用和实验测试处理中，它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。
波形发生器就是信号源的一种，能够给被测电路提供所需要的波形。
传统的波形发生器多采用模拟电子技术，由分立元件或模拟集成电路构成，其电路结构复杂，不能根据实际需要灵活扩展。
随着微电子技术的发展，运用单片机技术，通过巧妙的软件设计和简易的硬件电路，产生数字式的正弦波、方波、三角波、锯齿等幅值可调的信号。
与现有各类型波形发生器比较而言，产生的数字信号干扰小，输出稳定，可靠性高，特别是操作简单方便。
根据用途不同，有产生三种或多种波形的波形发生器，使用的器件可以是分立器件 (如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。
在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。
当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。
当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。
并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。
lc低通滤波电路实现方波转正弦波
lc低通滤波电路实现方波转正弦波
要将方波转换为正弦波，可以使用LC低通滤波电路。
LC低通滤波电路是一种电子电路，可以将输入信号中的高频成分滤除，从而输出一个更接近正弦波形的信号。
这种滤波器可以通过适当选择电感（L）和电容（C）的数值来实现。
首先，让我们来看一下方波的特点。
方波是由一系列的正弦波分量组成的，其频谱包含了无穷多个奇次谐波。
因此，我们可以利用LC低通滤波电路来滤除这些高频成分，从而得到一个更接近正弦波形的信号。
在LC低通滤波电路中，电感和电容的数值需要精心选择，以便实现对高频成分的有效滤除。
一种常见的设计是使用一个电感和一个电容构成的简单电路。
当方波信号经过这样的电路时，高频成分会被滤除，而低频成分则会通过。
这样就可以得到一个接近正弦波形的输出信号。
另外，需要注意的是，实际电路中可能会存在一些非线性元件和阻尼因素，这些都会影响滤波效果。
因此，在设计和实现LC低通滤波电路时，需要考虑这些因素并进行相应的补偿和校正。
总的来说，要实现方波到正弦波的转换，可以通过精心设计的LC低通滤波电路来实现。
在选择电感和电容数值、考虑非线性因素和阻尼的影响等方面都需要进行充分的分析和设计。
希望这些信息能够对你有所帮助。
设计题目：如何实现正弦波、方波与三角波信号之间的变换
内蒙古工业大学信息工程学院课程学习报告设计题目：如何实现正弦波、方波与三角波信号之间的变换课程名称：模拟电子技术班级：通信10-1 班姓名：学号：成绩：指导教师：设计题目：如何实现正弦波、方波与三角波信号之间的变换一、课题设计任务与要求1、输出电压：0-1V之间2、频率范围：20Hz-20kHz之间3、信号频率：1KHz的正弦波、2KHz的方波和三角波任务如下：1KHz的正弦波2KHz2KHz的方波2KHz二、总体电路设方案(1)函数信号发生器设计思路①产生正弦波可以通过RC文氏电桥正弦波振荡电路，通过控制RC的值达到选频即控制频率大小的目的。
②产生的方波经RC积分电路后输出，得到三角波，为调节幅值，则用电压跟随器隔离三角波输出端，再用电位器接在运放输出端调节电压输出幅值。
③要先产生方波，就必须先用电压比较器和稳压管组成方波产生电路，为调节幅值，则用专用的电压跟随器隔离方波产生端，再用电位器接在运放输出端调节电压输出幅值。
(2)函数信号发生器原理函数信号发生器是一种用来产生特定需要波形信号的装置，比较常见的有方波、三角波、正弦波和锯齿波发生器。
本实验用来产生正弦波--方波--三角波信号。
正弦波发生器：采用RC桥式振荡电路实现输出为正弦波。
②正弦波转换成方波发生器:采用电压比较器与稳压管相结合，实现输出为方波。
③方波转三角波发生电路：将RC积分电路与运放结合，实现方波转三角波。
（图一）正弦波发生电路图（图二）正弦波转换成方波发生电路图（图三）方波转换成三角波发生电路图错误!未指定书签。
三、电路设计与原理说明1、正弦波发生电路的工作原理正弦波产生电路的目的就是使电路产生一定频率和幅度的正弦波，我们一般在放大电路中引入正反馈，并创造条件，使其产生稳定可靠的振荡。
正弦波产生电路的基本结构是：引入正反馈的反馈网络和放大电路。
其中：接入正反馈是产生振荡的首要条件，它又被称为相位条件；产生振荡必须满足幅度条件；要保证输出波形为单一频率的正弦波，必须具有选频特性；同时它还应具有稳幅特性。
方波逆变和正弦波逆变
方波逆变和正弦波逆变
1. 什么是逆变？
逆变是指将一种电压或电流信号转换为另一种形式的技术。
在实际应用中，逆变技术被广泛应用于各种领域，如电力电子、通信、计算机、机器人和航空航天等。
2. 什么是方波逆变？
方波逆变是一种将直流电压转换为交流电压的逆变技术。
方波逆变器可以将直流
电源转换为具有高频率的交流电源，以供驱动各种负载，如电机、灯具、电热器等。
方波逆变器的输出波形呈现出一系列的方波脉冲，其周期与输出频率成反比。
方波逆变器的主要优点在于简单、可靠，成本低，但其输出波形含有大量的高次
谐波，会对负载产生较大的电磁干扰，对于某些精密的电子设备而言，可能会造成不良影响。
3. 什么是正弦波逆变？
正弦波逆变是一种将直流电压转换为交流电压的逆变技术。
正弦波逆变器可以将直流电源转换为具有类似于正弦波的交流电源，以供驱动各种负载，如电机、灯具、电热器等。
正弦波逆变器的输出波形呈现出连续的正弦波，其频率和幅值可以通过控制器进行调节，并且其输出波形具有较低的谐波含量，可以有效地减少对负载的干扰，从而广泛应用于高精度电子设备和通信系统等领域。
4. 方波逆变与正弦波逆变的比较
方波逆变与正弦波逆变在输出波形、稳定性、成本和应用范围等方面存在较大差异。
方波逆变器的输出波形含有大量的高次谐波，对负载产生较大的干扰，应用范围相对较窄，但其制造成本较低，被广泛应用于一些简单的电子设备和驱动系统。
正弦波逆变器的输出波形类似于正弦波，具有较低的谐波含量，适用于高精度电子设备和通信系统等领域，但其制造成本相对较高。
正弦波与方波的相互转换
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：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 (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)正弦函数发生器一．设计要求1. 用运算放大器产生一个1000HZ 的正弦波信号。
2. 将此正弦波转换为方波。
3. 再将此方波转换为正弦波。
4.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。
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。
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。
正弦波与方波转换设计
达到nV级，但最终的输出波形为10.
要求设计正弦波转方波（正向）电路，可将220V/50Hz正弦波信号转换为正向方波信号。
输出：10V/50Hz方波（正向）
从图上可以看出输出波形很规整，第二级输出为0-5V方波，第三级输出为3.
经电源变压器将220V/50Hz的正弦波转变为10V/50Hz的正弦波。
方案二专用
输入：220V/50Hz正弦波
这里选择的是由CA5260AM构成的迟滞比较器。
三、方案分析
方案一
从图上可以看出输出波形很规整，第二级输出为0-5V方波，第 三级输出为3.902mV-10.004V方波。由于方案1采用的是集成芯 片555定时器，电路输出特性很稳定。输出波形满足要求。
三、方案分析
T=U2/U1=220*1.414/10=31.1
二、设计方案
2.电压比较器 a.施密特触发器
b.迟滞比较器
方案一 方案二
a.施密特触发器
方案一
这里选择的是由555定时器构成的施密特触发器。
b.迟滞比较器
方案二
这里选择的是由CA5260AM构成的迟滞比较器。
二、设计方案
3.放大器
采用由LM324AD构成的同向放大电路。
正弦波与方波转换 设计
一、设计要求
• 要求设计正弦波转方波（正向）电路，可 将220V/50Hz正弦波信号转换为正向方波信 号。
• 输入：220V/50Hz正弦波 • 输出：10V/50Hz方波（正向）
二、设计方案
方案一
方案二
二、设计方案
1.电源变压器
经电源变压器将220V/50Hz的正弦 波转变为10V/50Hz的正弦波。
这里选择的是由CA5260AM构成的迟滞比较器。
CD4093的正弦波转方波电路图
多种频率信号:
CD4093的正弦波转方波电路图输进的正弦波电压通过由
C1、C2和
D1、D2组成的半波二倍压电路为IC1提供工作电源。
IC1A构成放大器对输进信号进行放大，经I
C1B、IC1C反相、整形变换成方波信号，再由I
C1D、I
C1E、IC1F进行功率放大至输出。
R2用来调节输出信号幅度。
图示电路在20Hz-20KHz可输出性能良好的方波。
在使用时，为保证输出信号的质量建议输进正弦波有效值大于
1.5伏。
输进的正弦波电压最小有效值需大于750mV，此时输出信号的峰值约为2伏。
输出的方波幅度与输进波形幅度成比例。
制作时，
D1、D2也可选用锗材料的二极管，如2AP系列等，这时相对输进信号的最小有效值可还低一些。
图１正弦波转方波电路图
图２CD4093电路图
这里先容一个无需另外电源的正弦波变方波转换电路（见图1），它可从已有的正弦波发生器中提出良好的方波信号而不需外接电源为其电路供电，使得它可以方便的将正弦波发生器和测试装置结合在一起。
1/ 1。
正弦波转换为方波
转换方法：将正弦波转 换为方波通常需要比较 电路和适当的阈值设置。 比较电路将正弦波与阈 值进行比较，当正弦波 的电压超过阈值时，电 路输出高电平，低于阈 值时输出低电平，从而 形成方波。
02
正弦波转换为方波的原理
阈值设定
阈值选择
在将正弦波转换为方波的过程中，需要设定一个阈值，用于 判断正弦波的幅度是否超过该阈值。
04
模拟电路实现简单、成 本低，但精度和稳定性 相对较差。
数字电路实现
数字电路实现使用数 字逻辑门电路，如 AND、OR等门电路。
数字电路实现精度高、 稳定性好，但成本较 高，且需要数字信号 源。
正弦波信号首先被采 样并数字化，然后通 过数字逻辑门电路进 行处理。
基于微控制器的实现
01
基于微控制器的实现使用微控制器 （MCU）和相关外围电路。
正弦波与方波的差异
01
02
03
04
05
波形形状：正弦波的波 形呈正弦曲线形状，而 方波则呈现矩形形状。
幅度变化：正弦波的幅 度随时间变化，而方波 的幅度保持恒定。
频率与相位：正弦波具 有频率和相位属性，而 方波则没有相位概念， 只关注频率。
应用领域：正弦波在交 流电领域广泛应用，而 方波则常见于数字电路 和电子设备中。
通信系统
调制解调
在无线通信系统中，正弦波转换为方波可用于调制解调过程，即将基带信号（如声音、图像或数据） 调制到高频载波上，或从高频载波上解调出基带信号。
数字通信
在数字通信中，方波信号用于表示二进制数据，通过改变方波的幅度、频率或相位来表示不同的数据 状态，从而实现数据的传输和识别。
05
正弦波转换为方波的优缺 点
波形演示
【multisim】正弦波-三角波-方波转换电路
【multisim】正弦波-三角波-方波转换电路正弦波-三角波-方波转换电路是一种电路设计，可以将输入的正弦波
信号转换为三角波信号或方波信号。
以下是一个简单的示例电路设计：材料：
- 电源供应
- 运算放大器
- 电阻
- 电容
- 开关
步骤：
1. 将电源供应连接到运算放大器的正极和负极。
2. 将一个电阻连接到运算放大器的负极，并将另一个电阻连接到运算
放大器的输出端。
3. 将这两个电阻连接到一个开关上。
4. 将一个电容连接到运算放大器的输出端，另一端连接到运算放大器
的负极。
5. 将开关设置为关闭状态。
6. 连接输入的正弦波信号到运算放大器的正极。
7. 连接示波器或者峰值检测器到运算放大器的输出端，以输出转换后
的波形。
工作原理：
当开关关闭时，输入的正弦波信号通过电阻和电容组成的RC网络，经
过滤波后形成三角波信号。
当开关打开时，电容的充电和放电过程，
使输出信号变为方波信号。
通过控制开关的打开和关闭状态，可以在
正弦波、三角波和方波之间切换。
以上是一个简单的示例电路设计，实际的电路设计可能会根据具体的
需求和材料进行调整和改进。
使用电路设计软件（如Multisim）可以
帮助进行电路模拟和优化。
正弦波转方波 (2)
正弦波转方波简介本文档将介绍正弦波如何转换成方波的原理和方法。
正弦波和方波是两种常见的信号波形，在信号处理和电子工程领域中经常会遇到。
我们将通过数学工具和电路实现来说明正弦波如何转换为方波。
正弦波和方波的定义正弦波是一种连续变化的周期性波形，其特点是周期性、对称性和幅度变化。
正弦波可以表示为以下数学公式：$$y = A \\sin(2 \\pi f t + \\phi)$$其中，A是幅度，f是频率，t是时间，$\\phi$是相位。
方波是一种周期性的波形，其特点是幅度在两个不同的值之间跳变，并且保持在这些值之间相等的时间。
方波可以表示为以下数学公式：$$y = \\begin{cases} A, & \\text{if } \\frac{t}{T} - \\lfloor \\frac{t}{T} \\rfloor < \\frac{D}{T} \\\\ -A, &\\text{otherwise} \\end{cases}$$其中，A是幅度，T是周期，D是占空比。
正弦波转方波的原理正弦波和方波在形态上存在很大的区别，因此需要一定的处理方法将正弦波转换成方波。
基本思路是利用正弦波的周期性，通过采样和阈值判定的方法，将正弦波的连续变化转换为方波的离散跳变。
具体的步骤如下：1.选择一个合适的采样频率，即以一定的频率对正弦波进行采样。
2.通过采样得到的样本点，计算正弦波的幅值。
3.设置一个合适的阈值，将正弦波的幅值与阈值进行比较。
4.如果正弦波的幅值超过阈值，则输出方波的高电平；否则输出方波的低电平。
5.重复以上步骤，直至完成整个正弦波的转换。
正弦波转方波的实现方法正弦波转方波的实现可以通过软件和硬件两种方法。
软件实现在软件上实现正弦波转方波可以使用各种编程语言和信号处理库来完成。
下面是一个示例代码的伪代码：# 设置采样频率和采样点数sampling_rate =1000# 单位为Hzsample_points =1000# 计算采样间隔delta_t =1/ sampling_rate# 生成时间序列t = np.arange(0, sample_points) * delta_t# 生成正弦波sin_wave = np.sin(2* np.pi * f * t + phi)# 设置阈值threshold =0# 转换为方波square_wave = np.where(sin_wave >= threshold, A, -A)# 绘制正弦波和方波的图像plt.figure()plt.plot(t, sin_wave, label='Sin Wave')plt.plot(t, square_wave, label='Square Wave') plt.xlabel('Time')plt.ylabel('Amplitude')plt.legend()plt.show()通过上述代码，我们可以将正弦波转换为方波，并进行图像绘制。
正弦波与方波的相互转换
正弦波与方波的相互转换 Prepared on 24 November 2020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日目录正弦函数发生器一．设计要求1. 用运算放大器产生一个1000HZ 的正弦波信号。
2. 将此正弦波转换为方波。
3. 再将此方波转换为正弦波。
4. 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。
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。
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。
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 。
正弦波转方波
正弦波转方波在信号处理和电子电路设计中，经常需要将正弦波信号转换为方波信号。
正弦波是一种连续的、周期性的波形，而方波则是一种离散的、非周期性的波形。
在实际应用中，将正弦波转换为方波可以方便地进行数字信号处理以及数字电路设计。
本文将介绍通过使用几种常见的方法将正弦波信号转换为方波信号。
基本概念在介绍转换方法之前，我们先来了解一下正弦波和方波的基本概念。
正弦波正弦波是一种具有周期性的波形，通常用以下的函数表示：y(t) = A * sin(2πft + φ)其中，A代表振幅，f代表频率，t代表时间，φ代表相位。
正弦波的图形是一个以水平轴为对称轴的连续曲线，形状类似于震荡的弹簧。
方波方波是一种离散的波形，它由高电平和低电平两个状态交替组成，通常用以下的函数表示：y(t) =\\begin{cases}1, & \\text{if } A > 0 \\\\-1, & \\text{if } A < 0 \\\\\\end{cases}其中，A代表方波的幅值，t代表时间。
方波的图形是一条由水平线段组成的离散曲线。
转换方法理想方波理想方波是一种宽度恒定、幅值恒定的方波，通过截取正弦波的一部分来实现。
具体步骤如下：1.根据所需的频率和幅值确定正弦波的参数，如振幅、频率和相位。
2.在所需时间段内，将正弦波的部分样本截取下来，并将其幅值转为方波的幅值。
这种方法转换后的方波存在精度损失，因为正弦波是连续的，而方波是离散的。
为了减小精度损失，可以增加采样频率和采样点数。
采样和保持采样和保持方法通过使用一个触发器将连续的正弦波信号转换为离散的方波信号。
具体步骤如下：1.将正弦波信号输入到一个采样和保持电路中。
2.采样和保持电路根据触发器的输入信号，在每个触发器周期内将当前的输入信号值保持不变，输出一个离散的方波信号。
该方法转换后的方波信号的频率和幅值与输入正弦波信号一致。
向量控制振荡器（VCO）向量控制振荡器是一种基于锯齿波的方式将正弦波信号转换为方波信号。
正弦波与方波的相互转换
正弦波与方波的相互转换 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020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日目录正弦函数发生器一．设计要求1.用运算放大器产生一个1000HZ的正弦波信号。
2.将此正弦波转换为方波。
3.再将此方波转换为正弦波。
4.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。
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。
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。
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。
正弦波与方波的相互转换讲解学习
正弦波与方波的相互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：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 (4)二．总体设计 (4)三．设计方案 (5)㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 (5)㈡将正弦波转换为方波 (5)㈢将方波转换为正弦波 (5)㈣还原波形 (5)四．设计步骤及参数的确定 (6)㈠用运算放大器产生1000HZ的正弦信号 (6)㈡正弦波转换为方波 (6)㈢方波转换为正弦波 (7)㈣还原波形 (7)㈤整体电路原理图 (8)五．实验仿真结果 (9)㈠正弦波产生且换为方波再换为正弦波的波形 (9)㈡用放大器放大振幅还原后的波形 (10)六．电路板的制作 (10)㈠画图 (10)㈡元器件清单 (10)㈢实物焊接 (11)七．电路的调试 (11)㈠电路连接 (11)㈡波形测量 (11)㈢数据的记录 (11)㈣数据结果分析 (12)八．总结 (12)㈠设计过程中遇到的问题 (12)㈡心得体会 (14)正弦函数发生器一．设计要求1.用运算放大器产生一个1000HZ的正弦波信号。
2.将此正弦波转换为方波。
3.再将此方波转换为正弦波。
4.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。
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。
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。
正弦波转换为方波
b
10
三、方案分析
方案二
从图上可以看出输出波形不太规整，与预期的10V方波有一定 的差距，第四级输出的方波在零线上的特性比较好，如图零线 附近的电压达到nV级，但最终的输出波形为10.595V的方波， 并且在一些部位出现毛刺。
b
11
四、电路图设计
方案一
b
12
四、电路图设计
方案二
b
13
谢谢
b
14
采用由LM324AD构成的同向放大电路。
b
8
二、设计方案
4.滤波电路
采用通用的二极管即可滤去方波的负向部分。
方案二专用
b
9
三、方案分析
方案一
从图上可以看出输出波形很规整，第二级输出为0-5V方波，第
三级输出为3.902mV-10.004V方波。由于方案1采用的是集成芯
片555定时器，电路输出特性很稳定。输出波形满足要求。
测控仪器课程设计
——正弦波转换方波(正向)
b
1
一、设计要求
• 要求设计正弦波转方波（正向）电路，可 将220V/50Hz正弦波信号转换为正向方波信 号。
• 输入：220V/50Hz正弦波 • 输出：10V/50Hz方波（正向）
b
2
二、设计方案
方案一
方案二
b
3
二、设计方案
1.电源变压器
经电源变压器将220V/50Hz的正弦 波转变为10V/50Hz的正弦波。
T=U2/U1=220*1.414/10=31.1
b
4
二、设计方案
2.电压比较器 a.施密特触发器
二
5
a.施密特触发器
方案一
正弦波方波锯齿波转换器的设计
正弦波方波锯齿波转换器的设计1.设计思路1）设计正弦波产生器：通过使用振荡电路或集成电路的方式产生所需频率的正弦波信号。
2）设计方波产生器：通过将正弦波信号切换为高电平或低电平的方式产生所需频率的方波信号。
3）设计锯齿波产生器：通过逐渐增加或减小信号幅度的方式产生所需频率的锯齿波信号。
4）设计控制电路：通过控制正弦波产生器、方波产生器和锯齿波产生器的工作状态，实现不同类型波形之间的切换。
2.正弦波产生器设计正弦波产生器是转换器中的基本部分，常用的设计方法包括使用集成电路如OP-AMP、使用RC振荡电路等。
其中，OP-AMP电路更为常用，在设计过程中，可以通过调整RC电路的频率来控制正弦波的频率。
3.方波产生器设计方波产生器的设计目标是将正弦波信号转为高电平和低电平的方波信号。
一种常见的设计方法是将正弦波信号输入到比较器电路，通过设置阈值电平，使得当正弦波信号超过阈值时输出高电平，否则输出低电平。
可以使用集成电路如74HC14等制作比较器。
4.锯齿波产生器设计锯齿波产生器是通过逐渐增加或减小信号幅度来产生锯齿波信号的。
一种常见的设计方法是使用集成电路如可变电流源电路集成电路UAF42或通过操作集成电路如555定时器来实现。
5.控制电路设计控制电路用于控制正弦波产生器、方波产生器和锯齿波产生器的工作状态，实现不同类型波形之间的切换。
控制电路通常由电位器、开关等组成，可以通过调节电位器或转动开关来选择所需的波形类型。
在实际设计过程中，需要根据具体的需求选择合适的集成电路、组件和元器件，进行电路布线和连接，最后进行调试和优化。
总结：正弦波方波锯齿波转换器的设计是一个综合性的工程，需要根据具体应用需求和实际电路设计来选择和调整电路元器件。
通过合理选择和组合不同的电子元器件，能够实现正弦波方波锯齿波之间的转换，满足不同领域的应用需求。
正弦波、方波、锯齿波转换器的设计
正弦波、方波、锯齿波转换器的设计在电子电路设计中，正弦波、方波和锯齿波信号是非常常见的三种基本波形。
每种波形都有其独特的应用场景和特点。
本文将介绍正弦波、方波和锯齿波转换器的设计过程及主要特点。
正弦波转换器是将输入信号转换成正弦波输出信号的电路。
正弦波信号是一种周期性变化的信号，应用广泛，例如在音频信号处理、无线通讯、音乐合成等领域。
正弦波转换器的设计需要依据具体需求进行，下面以一般性的正弦波转换器为例进行介绍。
1. 电路原理正弦波转换器的电路原理比较简单，一般采用RC电路或者LC电路。
其中RC电路常采用的是维纳-霍夫(Vina-Hoff)公式：$$v_{out}=V_{in}\frac{R_{2}}{R_{1}+R_{2}}\frac{1}{1+j\omega CR_{2}}$$其中，$V_{in}$为输入信号幅值，$R_{1}$和$R_{2}$分别为电路中的电阻，$C$为电容，$j$为虚数单位，$\omega$为角频率。
2. 电路设计步骤（1）确定正弦波输出的频率和幅值。
（2）根据正弦波转换器的电路原理，选择适当的电路结构，如RC电路或 LC电路。
（3）根据所选电路结构，确定所需的电阻和电容值。
（4）根据计算结果，进行电路连线并进行对电路进行仿真。
根据仿真结果，对电路进行调整和优化，使得输出信号符合要求。
（5）进行实际电路制作，并进行测试和确认。
方波是由高电平和低电平两种电压信号交替出现，波形呈现矩形形状的信号。
方波信号在数字电路和计算机系统中应用广泛。
方波转换器的电路设计需要实现输入信号到输出为方波信号的转换。
下面介绍一般性的方波转换器的设计过程。
在电路中，方波信号通过比较器比较两组电压信号来产生。
在比较器的正反馈线路中，加入一个RC元件，即可在反馈回路中产生一定的时延，使得输出波形变成方波。
（2）根据比较器的电路原理，进行电路选型和方案设计。
一般采用差分比较器，其输出通过一个RC滤波器。
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正弦波与方波的相互转
换
标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
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
正弦函数发生器一．设计要求
1.用运算放大器产生一个1000HZ的正弦波信号。
2.将此正弦波转换为方波。
3.再将此方波转换为正弦波。
4.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。
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。
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。
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。
㈤整体电路原理图
五．实验仿真结果
㈠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。
㈡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。
六．电路板的制作
㈠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。
㈡元器件清单
㈢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
㈠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。
㈡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。
㈢数据的记录
㈣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
㈠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……为了达到我们能做到的最好，我们不厌其烦，最可怕是我们还乐此不疲……同时在我制作的过程中也看见了学长们做的电路板和我们的不是一个等级的东西，也看见了我们专业的人要能达到这样的水平才算学的不错。
总之，短短一周让我们见识到很多，了解到很多，学习到很多。
相信我们在以后的学习过程中还能收获更多。