方波信号转正弦波信号装置的制作方法

本技术涉及电子装置领域，具体涉及一种方波信号转正弦波信号装置。

背景技术：

1、在信号电路中，主要包括数字信号和模拟信号两种，其中方波信号是一种常见的数字信号，正弦波信号是一种常见的模拟信号。由于方波信号往往含有大量的谐波和噪声，且在传输过程中常常会出现失真现象，而将方波信号转为正弦波信号之后，可以滤除谐波和噪声，减小失真，提高信号的保真度和可靠性。此外，正弦波信号作为一种最基本的信号波形，在很多领域中都有广泛的应用，例如通信、音频处理、电力工程等。因此，将方波信号转为正弦波信号，在信号处理中有着重要的应用价值。

2、目前，将方波信号转为正弦波信号主要是通过数字信号处理器(简称dsp)+数模转换模块(简称dac模块)的方式来实现，利用dac模块对方波信号进行采样和数字化处理，再通过dsp进行处理得到正弦波信号。然而这种方式，需要一定的时间和计算资源，需要软件开发，且开发周期长，成本较高。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供了一种方波信号转正弦波信号装置，以解决现有方波信号转为正弦波信号技术中需要软件开发且开发周期长以及成本较高的问题。

2、本实用新型提供了一种方波信号转正弦波信号装置，所述装置包括方波偏置电路、正弦波生成电路和放大电路；

3、所述方波偏置电路的输入端与装置信号输入端电连接，所述方波偏置电路的输出端通过所述正弦波生成电路与所述放大电路的输入端电连接；所述放大电路的输出端与装置信号输出端电连接；

4、所述方波偏置电路用于对所述装置信号输入端输入的方波信号的幅值和方向进行偏置调节；

5、所述正弦波生成电路用于对偏置调节后的所述方波信号进行滤波，生成初始正弦波信号；

6、所述放大电路用于对所述初始正弦波信号进行放大，得到目标正弦波信号，并通过所述装置信号输出端输出。

7、可选地，所述方波偏置电路包括运放器u1a、运放器u1b、电阻r1、电阻r2、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r11、电阻r12、电容c2和电容c5；

8、所述运放器u1a的正极电源供电引脚v+与5v正电压供电端vcc5v电连接，所述电容c5的第一端连接在所述运放器u1a的正极电源供电引脚v+与所述5v正电压供电端vcc5v之间的公共连接端上，所述电容c5的第二端接地；所述运放器u1a的负极电源供电引脚v-与5v负电压供电端vee5v电连接，所述电容c2的第一端连接在所述运放器u1a的负极电源供电引脚v-与所述5v负电压供电端vee5v之间的公共连接端上，所述电容c2的第二端接地；

9、所述运放器u1a的反相输入引脚in1-通过所述电阻r4与所述装置信号输入端电连接，所述运放器u1a的反相输入引脚in1-还通过所述电阻r6与5v负电压供电端电连接，所述运放器u1a的反相输入引脚in1-还通过所述电阻r1与所述运放器u1a的输出引脚out1电连接；所述运放器u1a的正相输入引脚in1+通过所述电阻r11接地；

10、所述运放器u1b的反相输入引脚in2-通过所述电阻r5与所述运放器u1a的输出引脚out1电连接；所述运放器u1b的反相输入引脚in2-还通过所述电阻r2与所述运放器u1b的输出引脚out2电连接；所述运放器u1b的正相输入引脚in2+通过所述电阻r12接地；所述运放器u1b的输出引脚out2与所述正弦波生成电路的输入端电连接。

11、可选地，所述正弦波生成电路包括运放器u2a、运放器u2b、电阻r3、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r13、电容c1、电容c3、电容c4、电容c6、电容c7和电容c8；

12、所述运放器u2a的正极电源供电引脚v+通过所述电阻r3与5v正电压供电端vcc5v电连接；所述电容c3的第一端连接在所述电阻r3与所述5v正电压供电端vcc5v之间的公共连接端上，所述电容c3的第二端接地；所述运放器u2a的负极电源供电引脚v-通过所述电阻r13与5v负电压供电端vee5v电连接；所述电容c8的第一端连接在所述电阻r13与所述5v负电压供电端vee5v之间的公共连接端上，所述电容c8的第二端接地；

13、所述运放器u2a的正相输入引脚in1+依次通过所述电阻r8和所述电阻r7与所述方波偏置电路的输出端电连接；所述电容c1的第一端连接在所述电阻r8与所述电阻r7之间的公共连接端上，所述电容c1的第二端与所述运放器u2a的输出引脚out1电连接；所述电容c6的第一端连接在所述运放器u2a的正相输入引脚in1+与所述电阻r8之间的公共连接端上，所述电容c6的第二端接地；所述运放器u2a的反相输入引脚in1-与所述运放器u2a的输出引脚out1电连接；

14、所述运放器u2b的正相输入引脚in2+依次通过所述电阻r10和所述电阻r9与所述运放器u2a的输出引脚out1电连接；所述电容c4的第一端连接在所述电阻r10与所述电阻r9之间的公共连接端上，所述电容c4的第二端与所述运放器u2b的输出引脚out2电连接；所述电容c7的第一端连接在所述运放器u2b的正相输入引脚in2+与所述电阻r10之间的公共连接端上，所述电容c7的第二端接地；所述运放器u2b的反相输入引脚in2-与所述运放器u2b的输出引脚out2电连接。

15、可选地，所述放大电路包括运放器u3a、运放器u3b、电阻r15、电阻r16、电阻r19、电阻r20、电阻r24、电阻r25、电容c9和电容c10；

16、所述运放器u3a的正极电源供电引脚v+与5v正电压供电端vcc5v电连接，所述电容c12的第一端连接在所述运放器u3a的正极电源供电引脚v+与所述5v正电压供电端vcc5v之间的公共连接端上，所述电容c12的第二端接地；所述运放器u3a的负极电源供电引脚v-与5v负电压供电端vee5v电连接，所述电容c9的第一端连接在所述运放器u3a的负极电源供电引脚v-与所述5v负电压供电端vee5v之间的公共连接端上，所述电容c9的第二端接地；

17、所述运放器u3a的反相输入引脚in1-通过所述电阻r19与所述正弦波生成电路的输出端电连接，所述运放器u3a的反相输入引脚in1-还通过所述电阻r15与所述运放器u3a的输出引脚out1电连接；所述运放器u3a的正相输入引脚in1+通过所述电阻r24接地；

18、所述运放器u3b的反相输入引脚in2-通过所述电阻r20与所述运放器u3a的输出引脚out1电连接；所述运放器u3b的反相输入引脚in2-还通过所述电阻r16与所述运放器u3b的输出引脚out2电连接；所述运放器u3b的正相输入引脚in2+通过所述电阻r25接地；所述运放器u3b的输出引脚out2与所述装置信号输出端电连接。

19、可选地，所述装置还包括电源电路；

20、所述电源电路的输入端与外部电源电连接，所述电源电路的输出端与所述方波偏置电路的输入端、所述正弦波生成电路的输入端和所述放大电路的输入端均电连接。

21、可选地，所述电源电路包括5v正电压供电子电路和5v负电压供电子电路；

22、所述5v正电压供电子电路的输入端与所述外部电源电连接，所述5v正电压供电子电路的输出端与所述方波偏置电路的输入端、所述正弦波生成电路的输入端和所述放大电路的输入端均电连接，所述5v正电压供电子电路的输出端还与所述5v负电压供电子电路的输入端电连接；所述5v负电压供电子电路的输出端与所述方波偏置电路的输入端、所述正弦波生成电路的输入端和所述放大电路的输入端均电连接。

23、可选地，所述5v正电压供电子电路包括电压转换器u5、保险丝f1、电感l1、二极管d2、电解电容c17、电容c14、电容c15、电容c16、电容c18、电容c19、电容c20和电容c21；

24、所述电压转换器u5的模拟电压输入引脚avin、使能控制引脚en和两个电源输入引脚pvin均连接在一起，并通过所述保险丝f1与所述外部电源电连接；所述电解电容c17的正极、所述电容c18的第一端、所述电容c19的第一端和所述电容c20的第一端均连接在所述模拟电压输入引脚avin与所述保险丝f1之间的公共连接端上，所述电解电容c17的负极、所述电容c18的第二端、所述电容c19的第二端和所述电容c20的第二端均接地；

25、所述电压转换器u5的软启动引脚ss/tr通过所述电容c21接地，所述电压转换器u5的开关频率选择引脚fsw、反馈控制输入引脚fb、输出电压缩放引脚def、第一接地引脚agnd、第三接地引脚pad和两个第二接地引脚pgnd均接地；所述电压转换器u5的三个控制开关引脚sw均连接在一起，并通过所述电感l1与所述方波偏置电路的输入端、所述正弦波生成电路的输入端、所述放大电路的输入端和所述5v负电压供电子电路的输入端电连接；所述电压转换器u5的输出电压检测引脚vos、所述二极管d2的负极、所述电容c14的第一端、所述电容c15的第一端和所述电容c16的第一端均连接在所述电感l1与所述5v负电压供电子电路的输入端之间的公共连接端上，所述二极管d2的正极、所述电容c14的第二端、所述电容c15的第二端和所述电容c16的第二端均接地。

26、可选地，所述电压转换器u5具体为tps62153rgtr型号的电压转换芯片。

27、可选地，所述5v负电压供电子电路包括电压转换器u6、磁珠fb1、电感l2、电容c22、电容c23、电容c24和电容c25；

28、所述电压转换器u6的电压输入引脚vin和使能引脚en连接在一起，并通过所述磁珠fb1与所述5v正电压供电子电路的输出端电连接；所述电容c22的第一端连接在所述电压转换器u6的电源输入引脚vin与所述磁珠fb1之间的公共连接端上，所述电容c22的第二端接地；所述电压转换器u6的接地引脚gnd接地；所述电压转换器u6的电容正极输入引脚c1+通过所述电容c23与所述电压转换器u6的电容负极输入引脚c1-电连接；所述电压转换器u6的电压输出引脚vout通过所述电感l2与所述方波偏置电路的输入端、所述正弦波生成电路的输入端和所述放大电路的输入端均电连接；所述电容c24的第一端连接在所述电压转换器u6的电压输出引脚vout与所述电感l2之间的公共连接端上，所述电容c24的第二端接地；所述电容c25的第一端连接在所述电感l2与所述方波偏置电路的输入端、所述正弦波生成电路的输入端和所述放大电路的输入端之间的公共连接端上，所述电容c25的第二端接地。

29、可选地，所述电压转换器u6具体为lm2776型号的电压转换芯片。

30、本实用新型的有益效果：利用方波偏置电路接入方波信号，并对该方波信号的幅值和方向进行偏置调节，便于后续利用正弦波生成电路基于偏置调节后的方波信号来生成初始正弦波信号，最后利用放大电路的放大，得到所需的目标正弦波信号，实现方波信号向正弦波信号的转换；

31、本实用新型的方波信号转正弦波信号装置，仅基于方波偏置电路的偏置调节功能、正弦波生成电路的滤波功能和放大电路的放大功能，即可实现方波信号向正弦波信号的转换，无需配置处理器和开发配套的软件，只需要简单的硬件电路设计，结构简单，成本低。