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　　摘要：本设计为一个X-Y信号产生与图形显示装置，在输入正弦信号的频率为1MHz左右，电压峰峰值为2V的情况下，对正弦信号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。

　　引言

　　本设计中输入单路正弦信号，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滤波器相结合实现;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，最后通过高阶低通滤波器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。利用巴特沃斯低通滤波器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。

关键词： 正弦信号 滤波器 201211