波形发生器设计实验报告

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1、一、 实验目的 （1）熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。 （2）掌握555型集成时基电路的基本应用。 （3）掌握由555集成型时基电路组成的占空比可调的方波信号发生器。二、实验基本原理555电路的工作原理555集成电路开始是作定时器应用的，所以叫做555定时器或555时基电路。但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、调压、调速等多种控制及计量检测。此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等。由于它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555集成电路内部有几十个元器件，有分压器、比较

2、器、基本R-S触发器、放电管以及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体。555芯片管脚介绍 555集成电路是8脚封装，双列直插型，如图2(A)所示，按输入输出的排列可看成如图2(B)所示。其中6脚称阈值端(TH)，是上比较器的输入；2脚称触发端(TR)，是下比较器的输入；3脚是输出端(Vo)，它有O和1两种状态，由输入端所加的电平决定；7脚是放电端(DIS)，它是内部放电管的输出，有悬空和接地两种状态，也是由输入端的状态决定；4脚是复位端(MR)，加上低电平时可使输出为低电平；5脚是控制电压端(Vc),可用它改变上下触发电平值；8脚是电源端，1脚是地端。用555定时器组成的多谐

3、振荡器如图所示。接通电源后，电容C2被充电，当电容C2上端电压Vc升到2Vcc/3时使555第3脚V0为低电平，同时555内放电三极管T导通，此时电容C2通过R1放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，V0翻转为高电平。电容器C2放电所需的时间为 (1-1)                      当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1，R2，R3向电容器C2充电，Vc由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的时间为           (1-2)   当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图4，其中的震荡

4、频率为 ：f=1/（tpL+tpH）=1.43/(2R1+R2+R3) C2             (1-3)  三、实验设计目标波形发生器是建立在模拟电子技术基础上的一个设计性实验，它是借助综合测试板上的555芯片和一片通用四运放324芯片，以及各种电阻、电感、电容等基本元器件，从而设计制作一个频率可变的同时输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ的波形产生电路，其借助于计算机软件multisim仿真以及电路板硬件调试输出来实现的。具体设计目标如下：1、同时四通道输出、每通道输出脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中 的一种波形，每通道输出的负载电阻均为600欧姆。 2、四种波形的频率关系为

5、1:1:1:3（3次谐波）；脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ 输出频率范围为8KHz——10KHz，输出电压幅度峰峰值为1V；正弦波Ⅱ输出频率范围为24KHz——30KHz，输出电压幅度峰峰值为9V。脉冲波、锯齿波和正弦波输出波形应无明显失真，频率误差不大于10%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于5%。脉冲波占空比可调整。 电源只能选用+10V单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。 4、要求预留脉冲波、锯齿波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和电源的测试端子。 5、每通道输出的负载电阻600欧姆应标清楚、至于明显位置，便于检查。四．电路分析内容和方案比较方案一：首先我们想到的设计方案的思路是首先由555定时

6、器组成的多谐振荡器产生方波，即利用555与外围元件构成多谐振荡器，来产生方波。其电路模块如图1所示，然后由积分电路将方波先转化为三角波，RC积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。其常用积分电路作为调节环节。此外，RC积分电路还可以用于延时、定时以及各种波形的产生或变换。 图1由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波输出后经RC积分电路，从而输出三角波。其基本原理是电容的充放电原理，采用RC低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。得到三角波以后，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，经过放大器后即可得到我们想要幅值的波形，从而得到方波和正弦波，得到方波和正弦波的完整电路见图2所示。图2得到两

7、个波形输出后，再从方波输出端连出一根线作为输入，接到图3所示的电路模块的输入端，利用二极管D1连接有电阻R1时的较慢的充电和D2的快速放电来实现锯齿波输出的实现。图3得到锯齿波后，再利用如下图4的电路模块，即利用RC积分电路和LC滤波电路的组合来实现三次谐波的输出实现。图4刚开始设计之前之所以采用此方案，是因为该方案调试容易，且本方案的电路结构、思路简单，运行时性能稳定，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波