FPGA最近有些整累了,给大家开个模拟电路设计的坑,内含干货,请放心食用
一、总体设计方案
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二、单元电路设计和原理说明
2.1方波发生电路
波形发生电路可以由集成运放芯片构成运算电路来实现。
第一步的方波发生电路,可以由滞回比较器和RC电路构成,如图
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205609846.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgyNDk0MQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
采用通用运放LM324芯片进行设计,C1和R1组成RC电路,而R2和R3以及LM324构成滞回比较器。D1、D2的作用是稳压。
电路波形如下
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2.2三角波发生电路
三角波发生器就是利用集成运放构成积分器,然后对方波信号进行运算,如图
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205638700.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgyNDk0MQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
其中R4和C2的值要经过计算,否则输出波形会出现失真
其波形如图
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205723543.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgyNDk0MQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
2.3正弦波发生电路
由傅里叶变换展开三角波信号
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205735872.png#pic_center)
可知,在三角波频率固定或者变化较小(3倍以内变化)的时候,可以通过低通滤波器得到正弦波,此滤波频率应该大于基波频率而小于三次谐波分量频率。
电路图如下
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205749616.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgyNDk0MQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
在50hz三角波时波形如下
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205801376.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgyNDk0MQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
三、元器件的选择及相关数据、参数
核心芯片集成运放选择了LM324通用运放
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205857610.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgyNDk0MQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
四、总体电路原理图和工作原理说明
总体电路如下
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205904463.png#pic_center)
从左到右依次为方波发生部分,三角波发生部分,正弦波发生部分。
方波发生部分由LM324构成的滞回比较器和RC电路构成;三角波发生部分是LM324构成的积分运算电路;正弦波发生部分则是LM324构成的低通滤波器。
方波产生的原理是RC电路波形在滞回比较器的选择下输出方波;三角波产生原理是对方波进行积分运算得到三角波;正弦波产生原理是,因为根据傅里叶变换,三角波可化为正弦波之和,所以很容易通过低通滤波器得到正弦波,滤波器的频率应该大于基波频率小于三次谐波分量频率。
最终得到的三个波形
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![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200817205934146.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzgyNDk0MQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
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如有错误恳请大家指出,谢谢观看!