多种波形发生器.doc

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1、多种波形发生器波形发生器被广泛用于各大院校的教学和科研场所的研究。我们通过对实验的认识和对资料的查询，选择利用脉冲数字电路原理设计了多种波形发生器，该发生器通过555数字芯片构成多级振荡器，组成RC积分电路来分别实现方波、三角波和正弦波的输出。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源，具有实际的应用价值。一、总体方案的选择对于设计我们的思路是应用555定时器,组成RC振荡电路,从而使直流信号变成所需要的振荡信号，从而实现多种波形的转化和输出。1．拟定系统方案框图（1）方案一：实验原理：用555定时器组成振荡器形成方波信号，以方波作为输入

2、信号进入积分电路产生并输出三角波，然后，将三角波作为一个输入信号，进入另外一个积分电路，产生并输出一个正弦波。原理框架图：方波输出三角波输出正弦波输出555定时器组成方波产生电路频率选择控制器积分电路积分电路设计指标：正弦波输出振荡频率为500HZ，三角波方波输出频率为500HZ—1000HZ，三角波幅值范围2V—2V。（2）方案二：实验原理：用555定时器组成振荡器形成方波信号，以此方波信号作为积分电路的输入信号，通过积分电路输出三角波信号；而另一条路径的方波信号作为滤波电路的输入信号，通过输入滤波电路产生并输出正弦波。原理框架图：方波信号三角波信号正弦波信

3、号555定时器组成方波产生电路频率选择控制器积分电路滤波电路设计指标：正弦波输出振荡频率为500HZ，三角波方波输出频率为500HZ—1000HZ，三角波幅值范围2V—2V。2．方案的分析和比较（1）方案一：方案一所涉及的电路主要是集中于555定时器所发出的方波信号，555定时器是一种多用途的数字-模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了应用。因此该方案比较稳定，同时，该电路的设计思路使输出的波形比较稳定，同时，便于安

4、装和检查。虽然多了一个积分电路，但使其性能和稳定性增加。同时，通过方案一的电路可以很方便的输出三个波形的电路，实用效率高，同时，整体性和集成性强。经济性更好。（2）方案二：与方案一很相似，但其使用的是滤波电路来实现方波转化成正弦波。比较后这种电路比较经济实用，但由于滤波电路的使用取决于很多外部条件，同时，滤波电路的使用是整套方案不易于构成整体，相对方案一其稳定性和整体性集成性较低。通过比较，我选择方案一。二、单元电路的设计1.方波发生电路（1）核心元件的选择555定时器：由于使用了比较常见，但我们还没有接触到的555定时器，特做以说明555定时器是一种多用途的

5、数字-模拟混合集成电路，利用它能极方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制等许多领域中都得到了应用。555定时器电路架构图：图1555定时器电路结构图它由分压器、比较器、基本R--S触发器和放电三极管等部分组成。分压器由三个5Kohm的等值电阻串联而成。VI1是比较器C1的输入端，VI2是比较器C2输入端。C1和C2的参考VR1和VR2由VCC经三个5k的电阻分压给出。在控制电压输入端VCO悬空时，VR1=2/3VCC，VR2=1/3VCC。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成

6、。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R--S触发器端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本R—S触发器端的输入信号。基本R--S触发器的输出状态受比较器、的输出端控制。如果VCO外接固定电压，则VR1=VCO，VR2=1/2VCO。RD′是置零端。只要在RD′端加上低电平，输出端VCO边立即被置成低电平，不受其他输入端状态的影响。正常工作时必须使RD处于高电平。表1CB555的功能表输入输出Rd’VI1VI2V0TD0XX低导通1〉2/3VCC〉1/3VCC低导

7、通1〈2/3VCC〉1/3VCC不变不变1〈2/3VCC〈1/3VCC高截止1〉2/3VCC〈1/3VCC高截止图2555定时器的管脚图1地GND2触发3输出4复位5控制电压6门限(阈值）7放电8电源电压Vcc（2）方波电路的计算设电容的初始电压＝０，t＝０时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低触发端＝＝０<ＶＣＣ，比较器Ａ1输出为高电平，Ａ２输出为低电平，即，（1表示高电位，0表示低电位），触发器置１，定时器输出此时，定时器内部放电三极管截止，电源经，向电容Ｃ充电，逐渐升高。当上升到时，输出由０翻转为１，这时，触发顺保持状态不变。所以0

8、器输出为高电平１。时刻，上升到，比较器