课程设计—变音信号产生器电路的设计

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1、目录1.技术指标12.设计方案及其比较12.1设计方案实现基础12.1.1555定时器的组成12.1.2555定时器的应用32.2方案一：基础的变音信号产生电路42.2.1实验原理42.2.2具体实验电路的设计与仿真52.3方案二：单向限流变音信号产生器72.3.1实验原理72.3.2具体实验电路的设计与仿真72.4方案三：利用三极管控制高低电平传输电路82.4.1实验原理82.4.2具体实验电路的设计与仿真92.5方案比较103.实现方案113.1实验原理113.2具体实验电路的设计与仿真113.2.1实验方案

2、所给元件清单113.2.2实现方案电路的计算123.2.3实现方案的仿真123.2.4布线图134.调试过程及结论144.1接线和输出波形的检测144.2调试过程中出现的问题164.3小结165.心得体会166.参考文献17变音信号产生器电路的设计1.技术指标1)能发出两种不同频率、不同节拍的声音。2)电路输出波形成周期变化。3)每一周期中其中前半部分波形呈现一种规律，后半部分另一种规律。2.设计方案及其比较2.1设计方案实现基础2.1.1555定时器的组成555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。

3、其内部结构如图1所示，它由分压器、比较器、基本RS锁存器、和放电三极管等部分组成[1]。图1555定时器的电路结构17通过555定时器可以看出，555定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器C1的同相输入端的电压为2VCC/3，C2的反相输入端的电压VCC/3。若触发输入端v12的电压小于VCC/3，则比较器C2的输出为0，可使RS触发器置1，使输出端v0=1。如果阈值输入端v11的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于

4、VCC/3，则C1的输出为0，C2的输出1，可将RS触发器置0，使输出v0为低电平。即可得如下555定时器功能表表1[2]。表1555定时器功能表由功能表可知，555定时器存在两个阈值电压，则555定时器有着广泛的应用，如：555定时器构成单稳态触发器、555定时器构成施密特触发器、555定时器构成多谐振荡器等，如图2为555定时器引脚图。图2555定时器引脚图2.1.1555定时器的应用本实验的基础是两个555定时器构成的多谐振荡器，如图3是由555的定时器构成17的多谐振荡器基本电路。图3基本多谐振荡器组成在

5、基本多谐振荡器中，通过对R1、R2的控制，可以控制多谐振荡器的周期、频率、以及占空比，则可根据如下公式分别计算出多谐振荡器的相关参数。(1)(2)(3)(4)显然有这些公式可以看出周期、频率、占空比只与R1、R2以及C有关，所以调整这些量的大小以及相对值，可以控制多谐振荡器的相关特性参数。2.1方案一：基础的变音信号产生电路2.2.1实验原理运用555定时器构成的两个多谐振荡器串联，用第一个振荡器实现对第二个振荡器的控制。如图4为简单的示意图。17图4两多谐振荡器串联如图4，将两个多谐振荡器串联，显然第一个多谐振

6、荡器能产生一定占空比的方波，将第一个多谐振荡器输出接入第二个的阈值输入，达到控制第二个多谐振荡器阈值电压的作用，使之能产生两种组合的阈值电压，则会在不同时刻产生两种不同占空比，不同频率的方波，从而由于振动频率不同在扬声器上发出的声音也就不同了。图5为方案一的原理图。图中主要有三部分构成。第一部分为R1、RV1、R2与C1构成的节拍器；第二部分是R3、RV2、R4与C2构成的调频器；第三部分是放音实现电路。图5基础变音信号产生电路各个部分的具体作用：1)R1、RV1、R2与C1在外加电源下构成充电回路，决定多谐振荡

7、器输出波形中高电平的时间。2)RV1、R2与C1在与7脚相接的情况下，构成放电回路，决定多谐振荡器输出波形中低电平的时间。3)R3、RV2、R4与C2在外加电源下构成充电回路，决定多谐振荡器输出波形中高电平的时间。4)RV2、R4与C2在与7脚相接的情况下，构成放电回路，决定多谐振荡器输出波形中低电平的时间。17而3脚与5脚相连，中间所接电阻主要作用是分压。当3脚输出高电平voH时，多谐振荡器2的阈值电压变为viH和viH/2，电压较高，则多谐振荡器充放电时间长，频率较低；当3脚输出低电平voL时，多谐振荡器2的

8、阈值电压变为viL和viL/2，电压较低，则多谐振荡器充放电时间短，频率较高。2.2.1具体实验电路的设计与仿真通过对任务书的解读，设计者决定设计一个多谐振荡器1占空比大于2/3的多谐振荡器2占空比可调（频率可变）的变音产生电路，于是通过计算绘制出了如下仿真图6。图6具体设计方案一的仿真图从上图中可以看到设计者具体化了电容电阻的参数，同时具体化了所加直流电压的数值。方案一