电子测量综合实验报告555信号发生器

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1、电子测量综合实验报告555信号发生器报告人:学号：专业：指导老师：2010年12月10日目录一、实验目的：二、实验任务与要求：三、设计方案论证：四、整体电路设计和分析计算五、电路仿真分析六、电路安装与调试七、实验结果和误差分析八、实验总结九、附录：元器件清单/程序清单一、实验目的1、将电子测量课程所学的测量原理、数据处理、误差分析等知识用于实践，学以致用；2、巩固模电、数电等课程知识将其用于整个综合实验的分析计算过程；3、熟悉各测量仪表的使用，提高实际动手操作能力。二、实验任务与要求1、制成的555信号发生器能产生矩形波、三角波、正弦波三种波形；2、该

2、信号发生器频率和幅值可调；3、各误差控制在合理范围内。三、设计方案论证1、实验方案本信号发生器使用555芯片作为多谐振荡器产生矩形波，通过积分形成三角波，再经RC低通滤波形成正弦波。电路原理图如下2、关于555芯片上学期的数电课程就学习了555芯片。该芯片是模电和数电相结合的中规模集成电路，设计十分巧妙，广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。在数电中我们学习了由其构成的施密特触发器、单稳态触发器、多谐振荡器。关于555芯片原理、多谐振荡器原理，数电课已学过，此处不再赘述。一、整体电路设计和分析计算1、电路各部分功能分析1、发光二极管VD为电源指示灯；2

3、、C1为电源滤波电容；3、C2为定时电容，C2的充电回路是R2→R3→RP→C2；4、C2的放电回路是C2→RP→R3→555的7脚(通过放电三极管)；5、隔直电容，还可以隔离前后网络；6、积分电容，将矩形波积分产生三角波；7、低通滤波积分网络，滤除三角波中的高中频成分，并再次积分产生近似正弦波；2、理论分析计算(1)电容C2充电所需的时间为：Tph=(R3+R2+RP)C2㏑2电容C2放电所需的时间为：Tpl=(R3+RP)C2㏑2占空比=振荡频率其中电位器RP阻值为0至47KΩ频率覆盖系数(2)由电路原理图可知，555芯片3脚高电平时输出电源电压5

4、V，则矩形波峰峰值理论值为U1=5V;后面RC网络的电压增益分别为三角波处增益，;正弦波处增益，;三角波幅值为U2=U1*

5、Au1

6、;正弦波幅值为U3=U2*

7、Au2

8、；(3)调节RP的阻值时，Tph、Tph1改变，导致占空比和频率改变（改变），又导致

9、Au

10、改变，幅值U改变，以此实现频率、幅值可调。(4)波形因数：交流电压有效值与平均值之比，即波峰因数：交流电压峰值与有效值之比，即三种波的波形参数理论值见下表（设幅值为U）有效值平均值波形因数波峰因数矩形波AA11三角波正弦波一、电路仿真分析1、Multisism仿真电路原理图2、仿真波形截图RP=0

11、%RP=100%3、用示波器进行周期、峰峰值、占空比测量RP=0%时仿真波形周期峰峰值占空比矩形波1.270ms5.032v48.44%三角波1.270ms326.526mv正弦波1.287ms9.867mvRP=100%时仿真波形周期峰峰值占空比矩形波988.189us5.026v48.96%三角波994.094us257.340mv正弦波1.004ms4.822mv可得，频率范围777.01~1011.95HZ频率覆盖系数又试用了一下探针测量（如下图），结果与上表一致，不再重复记录。RP=0%RP=100%4、使用Multisim中的万用表测量交流

12、输出电压、电流、阻抗。注：测量时视数会变化。测量阻抗时视数一直在增大。测量结果记录RP=0%交流输出电压交流输出电流输出功率P=VI矩形波2.498V249.307uA622.44uw三角波97.001mV9.497uA0.92uw正弦波3.502mV1.734uAuwRP=100%交流输出电压交流输出电流输出功率P=VI矩形波2.499V249.544uA623.61uw三角波75.309mV7.441uA0.56uw正弦波1.703mV1.102uAuw其实功率本来可以用瓦特表直接测但正弦波功率太小使视数到0所以在此不使用瓦特表直接测量6、其它仿真

13、结果分析（1）刚开始仿真时，三个波形都不稳定如图，需过一段时间才会稳定。原因是各电容充放电需要时间，会产生一定的时延。用示波器测量该延迟时间大致为：矩形波26.561ms三角波55.569ms正弦波70.788ms（2）使用Multisim中的多通道示波器将矩形波、三角波、正弦波显示在一个屏幕上。则可直观地看出：(1)三种波的周期基本相同；(2)矩形波高电平时积分电容C5充电，矩形波低电平时积分电容放电；(3)由电平的高低可知积分电容C5使三角波相角比矩形波少90度，而电容C6、C7使正弦波相角比三角波少大约180度（反相）。六、电路安装与调试本学期的

14、Multisim、protel实习期中以后才开始，因而本实验电路板制作时只会用万用板焊接导线。