波形發(fā)生器設(shè)計實(shí)驗(yàn)報告

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1、一、?實(shí)驗(yàn)?zāi)康?（1）熟悉555型集成時基電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)。?（2）掌握555型集成時基電路的基本應(yīng)用。?（3）掌握由555集成型時基電路組成的占空比可調(diào)的方波信號發(fā)生器。二、實(shí)驗(yàn)基本原理555電路的工作原理555集成電路開始是作定時器應(yīng)用的，所以叫做555定時器或555時基電路。但后來經(jīng)過開發(fā)，它除了作定時延時控制外，還可用于調(diào)光、調(diào)溫、調(diào)壓、調(diào)速等多種控制及計量檢測。此外，還可以組成脈沖振蕩、單穩(wěn)、雙穩(wěn)和脈沖調(diào)制電路，用于交流信號源、電源變換、頻率變換、脈沖調(diào)制等。由于它工作可靠、使用方便、價格低廉，目前被廣泛用于各種電子產(chǎn)品中，555集成電路內(nèi)部有幾十個元器件，有分壓器、比較

2、器、基本R-S觸發(fā)器、放電管以及緩沖器等，電路比較復(fù)雜，是模擬電路和數(shù)字電路的混合體。555芯片管腳介紹?555集成電路是8腳封裝，雙列直插型，如圖2(A)所示，按輸入輸出的排列可看成如圖2(B)所示。其中6腳稱閾值端(TH)，是上比較器的輸入；2腳稱觸發(fā)端(TR)，是下比較器的輸入；3腳是輸出端(Vo)，它有O和1兩種狀態(tài)，由輸入端所加的電平?jīng)Q定；7腳是放電端(DIS)，它是內(nèi)部放電管的輸出，有懸空和接地兩種狀態(tài)，也是由輸入端的狀態(tài)決定；4腳是復(fù)位端(MR)，加上低電平時可使輸出為低電平；5腳是控制電壓端(Vc),可用它改變上下觸發(fā)電平值；8腳是電源端，1腳是地端。用555定時器組成的多諧

3、振蕩器如圖所示。接通電源后，電容C2被充電，當(dāng)電容C2上端電壓Vc升到2Vcc/3時使555第3腳V0為低電平，同時555內(nèi)放電三極管T導(dǎo)通，此時電容C2通過R1放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到Vcc/3時，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C2放電所需的時間為?(1-1)??????????????????????當(dāng)放電結(jié)束時，T截止，Vcc將通過R1，R2，R3向電容器C2充電，Vc由Vcc/3?上升到2Vcc/3所需的時間為???????????(1-2)???當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個周期性的矩形波。電路的工作波形如圖4，其中的震蕩

4、頻率為?：f=1/（tpL+tpH）=1.43/(2R1+R2+R3)?C2?????????????(1-3)??三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計目標(biāo)波形發(fā)生器是建立在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)上的一個設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，它是借助綜合測試板上的555芯片和一片通用四運(yùn)放324芯片，以及各種電阻、電感、電容等基本元器件，從而設(shè)計制作一個頻率可變的同時輸出脈沖波、鋸齒波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形產(chǎn)生電路，其借助于計算機(jī)軟件multisim仿真以及電路板硬件調(diào)試輸出來實(shí)現(xiàn)的。具體設(shè)計目標(biāo)如下：1、同時四通道輸出、每通道輸出脈沖波、鋸齒波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中?的一種波形，每通道輸出的負(fù)載電阻均為600歐姆。?2、四種波形的頻率關(guān)系為

5、1:1:1:3（3次諧波）；脈沖波、鋸齒波、正弦波Ⅰ?輸出頻率范圍為8KHz——10KHz，輸出電壓幅度峰峰值為1V；正弦波Ⅱ輸出頻率范圍為24KHz——30KHz，輸出電壓幅度峰峰值為9V。脈沖波、鋸齒波和正弦波輸出波形應(yīng)無明顯失真，頻率誤差不大于10%；通帶內(nèi)輸出電壓幅度峰峰值誤差不大于5%。脈沖波占空比可調(diào)整。?電源只能選用+10V單電源，由穩(wěn)壓電源供給，不得使用額外電源。?4、要求預(yù)留脈沖波、鋸齒波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和電源的測試端子。?5、每通道輸出的負(fù)載電阻600歐姆應(yīng)標(biāo)清楚、至于明顯位置，便于檢查。四．電路分析內(nèi)容和方案比較方案一：首先我們想到的設(shè)計方案的思路是首先由555定時

6、器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生方波，即利用555與外圍元件構(gòu)成多諧振蕩器，來產(chǎn)生方波。其電路模塊如圖1所示，然后由積分電路將方波先轉(zhuǎn)化為三角波，RC積分電路是一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號運(yùn)算電路。其常用積分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。此外，RC積分電路還可以用于延時、定時以及各種波形的產(chǎn)生或變換。?圖1由555定時器組成的多諧振蕩器輸出的方波輸出后經(jīng)RC積分電路，從而輸出三角波。其基本原理是電容的充放電原理，采用RC低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。得到三角波以后，最后用低通濾波器將方波轉(zhuǎn)化為正弦波，經(jīng)過放大器后即可得到我們想要幅值的波形，從而得到方波和正弦波，得到方波和正弦波的完整電路見圖2所示。圖2得到兩

7、個波形輸出后，再從方波輸出端連出一根線作為輸入，接到圖3所示的電路模塊的輸入端，利用二極管D1連接有電阻R1時的較慢的充電和D2的快速放電來實(shí)現(xiàn)鋸齒波輸出的實(shí)現(xiàn)。圖3得到鋸齒波后，再利用如下圖4的電路模塊，即利用RC積分電路和LC濾波電路的組合來實(shí)現(xiàn)三次諧波的輸出實(shí)現(xiàn)。圖4剛開始設(shè)計之前之所以采用此方案，是因?yàn)樵摲桨刚{(diào)試容易，且本方案的電路結(jié)構(gòu)、思路簡單，運(yùn)行時性能穩(wěn)定，且成本低廉、調(diào)整方便，關(guān)于輸出正弦波波