《三角波方波正弦波》PPT课件.ppt

答辩人 孙彬导师 波形发生器 成员 孙彬蒋定国刘波 方波 三角波发生器 图1方波 三角波 正弦波 信号发生器的原理框图 方案 首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波 然后由积分电路将方波转化为三角波 最后用低通滤波器将方波转化为正弦波 但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形 因为负载的变动将拉动波形的崎变 各组成部分的工作原理 1方波发生电路的工作原理 利用555与外围元件构成多谐振荡器 来产生方波的原理 用555定时器组成的多谐振荡器如图3所示 接通电源后 电容C2被充电 当电容C2上端电压Vc升到2Vcc 3时使555第3脚V0为低电平 同时555内放电三极管T导通 此时电容C2通过R3 Rp放电 Vc下降 当Vc下降到Vcc 3时 V0翻转为高电平 电容器C2放电所需的时间为tpL R3 Rp C2ln2 3 1 当放电结束时 T截止 Vcc将通过R1 R3 Rp向电容器C2充电 Vc由Vcc 3上升到2Vcc 3所需的时间为tpH R1 R3 Rp C2ln2 0 7 R1 R3 Rp C2 3 2 当Vc上升到2Vcc 3时 电路又翻转为低电平 如此周而复始 于是 在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波 电路的工作波形如图4 其震荡频率为f 1 tpL tpH 1 43 R1 2R3 2Rp C2 555多谐振荡器产生方波波形 方波 三角波转换电路的工作原理 图5积分电路产生三角波 RC积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路 在自动控制系统中 常用积分电路作为调节环节 此外 RC积分电路还可以用于延时 定时以及各种波形的产生或变换 由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经C4耦合输出 如图5所示为RC积分电路 再经R与C积分 构成接近三角波 其基本原理是电容的充放电原理 方波变三角波原理 时间常数RC一般远大于脉冲宽度 取RC 3Tp即可 Tp为脉冲宽度从T0到T1 电容充电 V0 Vc按指数规律缓慢上升 方波输出为0时 电容放电 V0 Vc按指数规律下降 V0为输出电压 Vc为电容电压 利用积分延时现象 把跳变电压变得缓慢 3三角波 正弦波转换电路的工作原理 图6三角波产生正弦波原理图 原理 采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波 三角波变正弦波 在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下 要以考虑采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波 uO的频率等于uI基波的频率 其中Um是三角波的幅值 根据上式可知 低通滤波器的通带截止频率应大于三角波的基波频率且小于三角波的三次谐波频率 当然 也可以利用带通滤波器实现上述变换 利用低通滤波器将三角波变换成正弦波将三角波按傅里叶级数展开 4总电路图 图7函数发生器总电路图 总电路图的原理 555定时器接成多谐振荡器工作形式 C2为定时电容 C2的充电回路是R2 R3 RP C2 C2的放电回路是C2 RP R3 IC的7脚 放电管 由于R3 RP R2 所以充电时间常数与放电时间常数近似相等 由IC的3脚输出的是近似对称方波 按图所示元件参数 其频率为1kHz左右 调节电位器RP可改变振荡器的频率 方波信号经R4 C5积分网络后 输出三角波 三角波再经R5 C6积分网络 输出近似的正弦波 C1是电源滤波电容 发光二极管VD用作电源指示灯 4 用Multisim10电路仿真 4 用proteus进行电路仿真仿真电路图如下 图8输出方波电路的仿真 仿真结果如下 5altiumdesigner制图及PCB板的制作和PCB原理图利用altiumdesigner制图软件进行原理图绘制 图11正弦波 三角波 方波产生原理图 PCB布线图将制图软件中的PCB原理图封装 布线 点击软件菜单栏中 设计 按钮 然后点击其下的 updatePCBDocument PCB2PcbDoc 按钮 就将PCB原理图封装 布线到创建的PCB文件上 如图12所示的PCB布线图 6电路的实验结果及分析6 1方波波形产生电路的实验结果把电路板的电源接好 将输出端接示波器 进行整体测试 观察 针对其出现的问题 进行排查校验 使其满足实验要求 可得到实测方波波形如图18所示 图18实测方波波形其部分参数如下所示 Vpp 5 86V Prd 969 6us Vavg 720mv Freq 1 03KHZ 6 2方波 三角波转换电路的实验结果实测三角波波形如图19所示 图19实测三角波波形 6 3正弦波发生电路的实验结果由示波器实测正弦波波形图为 图20实测正弦波波形 由图可知波形有一点失真 波形有些失真调节RP可改变幅频 幅值大小 图15PCB板实物图 输出的各波形的参数范围有些许的偏差 是因为在各原件的参数选择上有偏差 正弦波稍微有点失真是因为积分电路中充放电的时间不够 6 4实验结果分析 为期三个星期的课程设计已经结束 在这三星期的学习 设计 焊接过程中我感触颇深 使我对抽象的理论有了具体的认识 通过对函数信号发生器的设计 我掌握了常用元件的识别和测试 熟悉了常用的仪器仪表 了解了电路的连接 焊接方法 以及如何提高电路的性能等等 通过对函数信号发生器的设计 我还深刻认识到了 理论联系实际 的这句话的重要性与真实性 而且通过对此课程的设计 我不但知道了以前不知道的理论知识 而且 7 实验总结 也巩固了以前知道的知识 最重要的是在实践中理解了书本上的知识 明白了学以致用的真谛 也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因 他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题 提高我们的动手能力 在整个设计到电路的焊接以及调试过程中 我个人感觉调试部分是最难的 因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数 我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好 而参数的调试是一个经验的积累过程 没有经验是不可能在短时间内将其完成的 而这个可能也是老师要求我们加以提高的一个重要方面吧 其次 这次课程设计提高了我的团队合作水平 使我们配合更加默契 体会了在接好电路后测试出波形的那种喜悦 体会到成功来自于汗水 体会到成果的来之不易 在实验过程中 我们遇到了不少的问题 比如 波形失真 甚至不出波形这样的问题 在老师和同学的帮助下 把问题一一解决 那种心情别提有多高兴啦 实验中暴露出我们在理论学习中所存在的问题 有些理论知识还处于懵懂状态 老师们不厌其烦地为我们调整波形 讲解知识点 实在令我感动 还有就是在实验中 好多同学被电烙铁烫伤了 这不得不让我想起安全问题 所以在以后的实验中我们应该注意安全 特别是在特殊的地方或者使用特殊工具时 如电烙铁 电钻 一定要特别注意 不让危险事故发生 还有值得我们自豪的就是我们的线路连得横竖分明 简直就是艺术 当然 我们也有很多不足的地方 焊接的很粗糙 最后用一句话来结束吧 实践是检