正弦波与方波的相互转换
方波转换正弦简易电路
方波转换正弦简易电路
方波转换正弦的简易电路通常是使用运放来实现的。
下面是一个常见的方波转换正弦的简易电路：
1. 使用一个非反相放大器的运放电路。
2. 将输入方波信号连接到运放电路的非反相输入端（+）。
3. 将输出端（-）连接到电阻上。
4. 通过一个电阻将运放输出端和运放输入端（-）连接起来。
5. 将一个电容器连接到电阻和地之间，形成一个RC滤波器。
这个简易电路通过使用运放的反馈机制，将输入方波信号转换为正弦信号。
方波信号经过RC滤波器后，能够产生平滑的正弦波形。
具体的波形形状和频率取决于所选用的电阻和电容的数值。
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。
正弦波变方波
正弦波变方波
正弦波变方波是指将连续的正弦波信号转换为由高低电平组成的方波信号。
这个过程被称为波形变换或波形调制，通常使用电子电路或数字信号处理技术来实现。
在电子电路中，可以使用逻辑门电路将正弦波信号转换为方波信号。
逻辑门电路是由晶体管、二极管、电容等元器件组成的电子电路，可以将输入的电信号转换为不同的输出信号。
常用的逻辑门包括非门、与门、或门和异或门等。
在正弦波变方波的过程中，通常使用非门电路或与门电路实现。
以非门电路为例，当正弦波信号经过非门电路时，其输出信号与输入信号反相。
将反相的信号与原始信号相加，就可以得到由高低电平组成的方波信号。
这个过程也被称为削波，因为正弦波的高低点会被削平成为方波的高低点。
在数字信号处理中，可以使用傅里叶级数方法将正弦波信号分解为由多个正弦波组成的频谱。
然后，将频谱中的高频分量去除，就可以得到由高低电平组成的方波信号。
这个过程被称为低通滤波，因为它可以滤除高频分量，只保留低频分量。
总之，正弦波变方波是一种将连续的正弦波信号转换为由高低电平组成的方波信号的过程。
它可以通过电子电路或数字信号处理实现，通常使用逻辑门电路或低通滤波器实现。
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。
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
100khz方波转正弦波
100khz方波转正弦波
要将100kHz的方波转换为正弦波，通常需要使用适当配置的RC（电阻-电容）电路。
以下是一个简单的RC电路转换器：
1.RC电路：RC电路是一种一阶动态电路，由一个电阻器（R）和一个电容器（C）串联而成。
RC电路用于将方波转换为正弦波。
2.工作原理：当方波电压施加到RC电路时，由于电容的逐渐充电和放电，输出信号为正弦波。
3.元件参数选择：为了得到清晰的转换效果，需要选择适当的R和C的值。
根据方波的频率（100kHz），可以选择R=10kΩ和C=0.000001F（即100μF）。
4.电路连接：将方波信号输入到RC电路中，然后将输出信号通过一个适当配置的滤波器以进一步平滑波形。
5.结果：经过RC电路和滤波器处理后，输出的信号将是一个清晰的100kHz的正弦波。
请注意，这只是一种基本方法，并且可能需要根据具体的应用需求和限制进行调整。
例如，可能需要调整滤波器的参数以获得最佳的波形质量。
此外，如果方波信号的幅度或频率发生变化，可能需要进行一些调整以保持最佳的转换效果。
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。
正弦波转换成方波电路
正弦波转换成方波电路什么是正弦波？正弦波是最常用的电子信号形式，它表示完整的循环，又被称为振荡电路，它可以以恒定频率和振幅循环，可以实现频率、相位和幅度的调节。
正弦波可以作为控制信号，或者在各种图像、音频设备中传输视频信号，给人们带来清晰的视听效果。
什么是方波？方波在电子学中又称为阶跃信号，它是一种由“0”和“1”组成的特殊信号，这种信号和我们日常生活中的打开或关闭某个电器的信号非常相似，通过模拟信号调节和控制的方波，可以将非常复杂的电子操作变得简单化。
此，方波在电子行业中使用极为广泛，无论是驱动芯片、控制板、驱动控制器还是电源设计，都离不开方波的调节。
把正弦波转换成方波的方法有很多，常见的有电阻电容分压法、专用IC（如555芯片）方波调节、开关瞬时分压器（形如SCR）方波调节等。
电阻电容分压法是一种最常用的把正弦波转换成方波的方波，它原理十分简单。
这种转换方波要求正弦波电压变化比较缓慢，因此在高频变化的信号中不适用。
根据电路原理，任何一个电流通过电阻时，电阻就会吸收电流，而任何一个电压通过电容时，电容会有对应的电量存储，因此，电容就会把正弦波的波形拉低，转换成一个方波。
555芯片是一种控制方波的专用IC，它的输出能够循环在“0”和“1”之间变化，是一种集成电路，专门用于常见的时钟、计时、脉冲发生的控制。
它的内部电路结构比较复杂，包括时钟触发电路、时间器和比较电路等。
它能够根据输入电压开关出一个方波，其中，通过调节内部参数，就能实现把正弦波转换成方波并输出。
开关瞬时分压器（形如SCR）也是一种实现正弦波到方波转换的方式，它的原理是在正弦波的电压到达一定阈值时，将正弦波转换成方波，但是，由于它的可控特性，它的方波频率不一定能够达到理想的要求，所以，在实际应用中，它通常用于此起彼伏式的电流检测，如门控变压器、浪涌抑制电路等。
总之，将正弦波转换成方波，以满足不同电子设备和应用场合的要求，可以根据实际应用情况，选择合适的方式，如电阻电容分压法、555芯片方波调节、开关瞬时分压器（形如SCR）的方波调节等，针对不同的工程项目，来实现正弦波转换成方波的目的。
multisim方波转化成正弦波
multisim方波转化成正弦波在电子电路中，方波和正弦波都是常见的波形信号。
方波是一种矩形波形，信号周期内只有两种离散的取值，一种是正幅值，一种是负幅值，而正弦波则是一种连续的周期性波形，具有平滑的曲线。
在电子工程领域中，有时候需要将方波信号转换为正弦波信号，这可以通过电路设计来实现。
而在实际的电路设计中，可以使用Multisim软件进行模拟和仿真，来验证电路的效果和正确性。
首先，我们来看一下方波和正弦波的基本特征。
方波信号具有垂直陡峭的上升沿和下降沿，信号的幅度在周期内始终保持不变。
而正弦波信号则是一种平滑的曲线，幅度随时间呈正弦变化。
在频谱特性上，方波信号包含了无穷多的谐波成分，而正弦波信号只含有一个基频成分。
在Multisim软件中，我们可以使用电路元件和信号源来搭建一个方波转换成正弦波的电路。
首先，我们需要一个方波信号源，然后将信号输入到一个电路中，经过一系列处理后，输出一个近似正弦波的信号。
在接下来的内容中，我们将详细介绍如何搭建这样一个电路，并且通过Multisim进行仿真和验证。
在搭建电路之前，我们需要了解一些基本原理。
在电子电路中，方波信号可以通过一些非线性元件和滤波电路进行转换。
其中，非线性元件的作用是将方波信号的谐波成分进行截断和抑制，滤波电路则可以对信号进行频率成分的选择性放大，从而实现对信号的重构。
首先，在Multisim软件中，我们需要选择一个方波信号源。
我们可以在信号源库中找到方波信号源，并且设置方波的频率和幅度。
接下来，我们需要选择一些非线性元件，比如二极管、晶体管等。
这些元件可以用来对信号进行截断和非线性处理，从而实现谐波成分的抑制。
同时，我们还需要选择一些滤波器电路，比如低通滤波器、带通滤波器等，用来对信号进行频率选择性放大和重构。
在搭建完电路后，我们可以使用Multisim软件进行仿真和调试。
通过调整各个元件的参数和电路结构，我们可以逐步优化电路的性能，并且观察输出信号的波形和频谱特性。
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
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四、电路图设计
方案一
b
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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
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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
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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
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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
方波转正弦波-有图
方波转正弦波
有方波的傅立叶展开有（傅立叶变换能将满足一定条件的某个函数表示成三角函数（正弦和/或余弦函数）或者它们的积分的线性组合），就是说方波可以拆成正弦波的形式，经过一定计算可以将方波拆分成，一次，三次，五次，。
所以，要正弦波的话，只需要把三次及以上的正弦波滤掉就行了，用低通滤波器，就是把低于某一频率的波滤掉，一般以1.5倍的方波频率作为截至频率，这个频率以上的波滤掉。
截至频率f=1/(2πRC)，所以如果方波频率是100Hz,RC=0.00159,
方波频率是1000Hz，RC=0.000159，只要根据现场情况决定电容电阻的大小就行（乘积一定）
一般用多几个电容电阻效果更好，也就是多阶滤波，
最好R1=R2=R，C1=C2=C，好算，计算方法不变f=1/(2πRC)，最后滤波的阶数越高越像正弦波，不过衰减曰越严重。
方波由正弦波叠加的公式
方波由正弦波叠加的公式
方波可以通过将多个正弦波叠加而成。
这种叠加的公式可以用于生
成方波信号，其中包含了许多不同频率的正弦波。
方波信号是一种矩形波形，其周期为T，可以表示为：
f(t) = (4/π) * [ sin(ωt) + (1/3) * sin(3ωt) + (1/5) * sin(5ωt) + ...]
其中，ω为2π/T，是正弦波的角频率。
方波信号中的每一个正弦波
分量的频率都是原始方波频率的倍数。
上述公式中，第一个正弦波项sin(ωt) 的系数为1，第二个正弦波项sin(3ωt) 的系数为1/3，第三个正弦波项sin(5ωt) 的系数为1/5，以此类推，每个正弦波项的系数为1/n，其中n为奇数。
通过这种方式，我们可以使用不同频率的正弦波叠加，有效地逼近
一个方波信号。
当我们添加足够多的正弦波项，并且系数按照递减的
比例来选择时，逼近效果会越来越好。
然而，这种叠加方式也有其局限性。
频率的选择受到采样率的限制，如果采样率不足够高，会造成信号失真。
另外，由于方波信号具有垂
直和水平跳变，因此在实际应用中，这种叠加公式也可能需要进行额
外的加工和处理，以满足特定需求。
总结而言，方波由正弦波叠加的公式可以通过将不同频率的正弦波
按一定比例相加而得。
这种方法可以用于逼近方波信号，但在实际应
用中需要考虑到采样率和信号处理等因素。
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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
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：，频率：1000HZ 。
由方波转换的正弦波：
振幅：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：；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 振幅的正弦波，经过过零比较器后变为频率1000HZ 振幅的方波，在经过我们的滤波电路，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。
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由原来的改为1uF（好像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。