信号发生器设计报告

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1、1、实验任务与要求设计一个信号发生器，独立完成系统设计，要求能实现以下功能：（1）能产生方波、三角波、正弦波（2）能实现频率可调2、实验目的：（1）进一步巩固熟悉简易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法；（2）学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力；（3）学会调试电路并根据结果分析影响实验结果的各种可能的因素3、设计方案论证：信号发生器一般由一个电路产生方波或者正弦波，通过波形变换得到其他几种波形。考虑到RC震荡产生正弦波的频率调节不方便且可调频率范围较窄，

2、本设计采用先产生方波，后变换得到其他几种波形的设计思路。采用555组成的多谐振荡器可以在接通电源后自行产生矩形波，再通过积分电路将矩形波转变为三角波，再经积分网络转变为正弦波。波形转变框架图思路三角波多谐振荡器方波正弦波积分器（低通滤波）积分器波﹍4整体电路设计和分析计算㈠555定时器接成多谐振荡器工作形式产生方波（1）555定时器芯片工作原理,功能及应用555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳态触发器和多谐振荡器等，

3、因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。555定时器的电路如图9-28所示。它由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。555定时器原理图分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。如5端悬空（也可对地接上0.01uF左右的滤波电容），则比较器C1的参考电压为，加在

4、同相端；C2的参考电压为，加在反相端。u11是比较器C1的信号输入端，称为阈值输入端；u12是比较器C2的信号输入端，称为触发输入端。￣RD是直接复位输入端。当￣RD为低电平时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。u11和u12分别为6端和2端的输入电压。当u11>，u12>时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。当u11<，u12<时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，基本RS触发器被置1，晶体管T截止，输出端u0

5、为高电平。当u11<2/3Ucc，u12>1/3Ucc时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。u综上所述，可得555定时器功能如表所示。u555定时器的电路功能输入输出阀值输入（V11）触发输入（V12）复位(￣RD)输出(V0)放电管T×<>×<>0111010不变导通截止导通不变<>（2）用555定时器组成的多谐振荡器如下图所示接通电源后，电容C2被充电，当Vc上升到时，使V0为低电平放电三极管T导通，此时电容C2通过R3.R7.T放电，Vc下降。当Vc下降到时，V0翻转为高电平。

6、放电结束时，T截止，Vcc通过R2→R3→RP→C2向电容C2充电，当Vc从上升到时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，在输出端得到一个周期性的矩形波。波形图大致如下电容C2放电所需的时间为：Tpl=(R3+RP’)C2㏑21-1电容C2充电所需的时间为：Tph=(R3+R2+RP’)C2㏑21-2占空比=1-3振荡频率f=1-4㈡积分电路产生三角波电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo

7、,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RC≥Tk,充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故　　Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫Uidt　　这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫Uidt）RC电路的积分条件：RC≥Tk当输入信号为方波时，积分电路的输出为三角波㈢RC低通滤波器1、电路的组成所谓的低通滤波器就是允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路，RC低通滤波器电路的组成如图所示。三角波可以分解成由无数不同频率的正弦波组成的复合波。当输入信号为三角波时，用低通滤

8、波器将其高频成分滤掉后，波形将不再有尖顶部分，波形变得圆滑，从而变成类正弦波。波形大致如下图中的相位移动是由于RC网络成感性引起的。2、电压放大倍数令，则RC低通电路的频响特性的模和幅角为RC低通电路的幅频特性RC低通电路的相频特性5电路仿真分析由上面分析可以做出如上图所示的电路原理图上图中发光二极管支路为电源指示支路，二极管正常发光，说明电路供电正常；C1滤掉电源中的交流不稳定成分；C4为隔直电容，滤掉多谐振荡器中输出中的直流成分；R4与C5组成积分电路，将方波变成三角波；然后经过两级滤波将三