正弦电压信号的产生与有效值测量

《正弦电压信号的产生与有效值测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第四届电子设计竞赛复试实验报告正弦电压信号的产生与有效值测量*********************************************************************复试题目：设计一个频率为1000Hz的正弦波信号发生器，输出幅值为1V左右。用单片机搭建一个系统，精确地测量该信号的有效值。并通过串口送到PC机中，通过串口调试助手软件显示该有效值。题目要求：1、设计一个1000Hz的正弦波振荡器，输出幅度转换为1V。2、用单片机自带10位AD作为模数转换芯片，不允许扩展其它AD。3、串口以9.6

2、K波特率向PC机传输数据，在串行调试助手中，以10进制格式显示该正弦波的有效值。****************************************************************************************************************************************摘要：通过一RC振荡电路，产生1KHz的正弦波，然后经过峰值检波电路，得到其峰值送入Atmega16单片机，由其内部自带ADC处理，并在软件中得到其有效值，经串口发给PC机，并在

3、串口调试助手上显示电压有效值。关键字：峰值检波有效值ADC串口*************************************************************************************************************************************************************************论文正文*************************************************************

4、**************************************一、正弦波发生电路正弦波发生电路需要四部分：放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡的过程，使电路获得一定幅值的输出量，实现能量的控制。选频网络：确定电路的振荡频率，使电路产生单一频率的振荡，即保证电路产生正弦波振荡。正反馈网络：引入正反馈，作用是使输入信号等于反馈信号。稳幅环节：也就是非线性环节，作用是使输出信号幅值稳定。在电路中，可将选频网络和正反馈网络“合二为一”；而且，一般电路中也没有另加稳幅环节，而是依靠运放等的非线性起到稳幅作用。振荡电路

5、可以有以下三种方案：方案一：RC桥式正弦波振荡电路实用的RC正弦波振荡电路有多种多样，我们选择了最典型的RC桥式正弦波振荡电路。此方法简单实用，容易选择器件和电路的调试。它适用于低频振荡，一般用于生产1Hz~1MHz的低频信号。易于起振，成本低廉。我们考虑到题目的要求，所以采用了此方法。方案二：LC并联谐振回路采用LC谐振回路作为选频网络的振荡电路称为LC振荡电路，它主要用来生产高频正弦振荡信号，一般在1MHz以上。根据反馈形式的不同，LC振荡电路可分为变压器反馈式和三点式振荡电路。它产生的是高频信号，我们不予考虑。方案三：

6、石英晶体正弦波振荡电路当晶片产生振动时，机械振动的惯性等效为电感。考虑题目要求，我们在这里就不讨论了。综上所述，我们的振荡电路选择了RC桥式正弦波振荡电路。RC桥式正弦波振荡电路：本电路中，C1、C2、R3、R4组成选频网络和正反馈网络，正弦波振荡频率1/（2*PI*R*C）,33K电阻和4700pF电容均为标准值。振荡出的峰值由VCC的不同而不同，然后靠R5和R6两者适当的分压来得到1V的1000Hz的正弦信号。R1和(R2+R7)组成放大电路，放大倍数Au=1+(R2+R7)/R1，通过调节R7，可以满足振荡电路放大要求

7、。二、信号处理电路要得到正弦信号的有效值可以有以下三种方案：方案一：得到其峰值，由单片机对其进行处理，即可得到其有效值：方案二：对正弦波进行整流、滤波处理，使其变成直流，送入单片机自带的A/D进行处理，得到其有效值。由于本题目中的信号幅值较小，仅为1V，因此不能用普通的整流桥电路。但整流后的的直流与有效值的关系难以确定。方案三：直接把正弦信号送入单片机进行处理。本题目中信号为1KHz，一个周期内采128个点，则AD采样速率须达到128K，单片机内部AD速度达不到。综上所述，采用峰值检波电路。峰值检波电路：如图所示，Ui为1K

8、Hz的1V正弦波电压信号输入。电路原理如下：输出初始值为0，当待测信号幅度高于0时，前级的运放输出高（相当于比较器），二极管导通。后级运放相当于跟随器，输出跟随输入的增大，同时电容充电。当待测信号幅度大于输出时，二极管导通，输出跟随输入，电路工作在“跟随状态”。当待测信号幅度小于输出时，二