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X-Y信号产生与图形显示

作者:孙辛泉,陈华,周瑜时间:2012-11-22来源:电子产品世界收藏

  摘要:本设计为一个X-Y信号产生与图形显示装置,在输入的频率为1MHz左右,电压峰峰值为2V的情况下,对进行二分频和移相操作并在示波器X-Y工作方式下进行显示,并通过MSP430F5529开发板进行控制。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/139242.htm

  引言

  本设计中输入单路,对该输入正弦信号的二分频通过使用由LM311构成的过零比较器、D触发器74HC74和巴特沃斯有源四阶低通相结合实现;移相电路组是由OPA890构成的移相电路、模拟开关CD4052以及继电器所构成。通过将X、Y轴信号输入示波器以动态显示李沙育图形。

  X-Y信号产生的实现

  (1)二分频电路的设计与实现

  要实现对正弦信号的二分频,需要将正弦信号转换成同频率的方波信号,再通过数字芯片对方波信号进行二分频,最后通过高阶低通将方波信号还原成正弦信号。

  正弦信号输入比较器LM311可转换成方波信号,用D触发器74HC74实现对方波的二分频。利用巴特沃斯低通将方波转换成正弦波,这里采用截止频率为500kHz的四阶有源低通滤波器。

  (2)移相电路的设计

  移相电路组是由0°、45°、90°、180°固定移相电路和0°到45°步进为15°的程控移相电路构成,通过继电器与模拟开关实现0°到180°范围内15°步进调节。其中45°的输出和90°的输入通过继电器连接,方便程序控制产生135°到180°的步进调节。  

 

  如图3所示一阶移相器,根据虚短虚断原理可以得出输入电压与输出电压的关系式:
        (1)
  取R1=R2,化简后得到传递函数:
       
  从式(2)可得相频函数:
       
  由此得出其相位与角频率、电阻R、电容C之间的关系,又因为输入信号的频率为1MHz,所以相移由同相输入端的R、C决定,在设计时只需要选取合适的R、C即可获得相应的相移度数(0-180°)。如图3所示,其中R3和C1决定了电路的移相值。

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