方波发生器文档格式.docx
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摘要
多谐振荡方波发生器在各理工科实验中具有广泛的应用，同时在生活中的数字设备、家用电器、电子玩具等许多领域也有需求。
方波信号是一种应用极为广泛的信号，它在科学研究、工程教育及生产实践中的使用非常普遍。
它通常作为为标准信号，应用于电子电路的性能试验或参数测量。
另外，在许多测试仪中也需要用标准的方波信号检测一些物理量。
所以研究多谐振荡方波发生器具有非常重要的现实意义。
基于这种形式下，我用555时基电路设计一个电路，使其产生稳定的方波，这次的设计我是以NE555芯片作为主要部分，同时结合部分外围电路，使用Protel99软件作为辅助，把设计电路焊接在铜板上，得到电路后，输入直流电压VCC为5V，输出为占空比可调和频率可调的多谐振荡方波。
设计的电路最后使得输出波形不失真，无杂波干涉，频率可调稳定的占空比可调的方波。
关键词：
555定时器；
占空比；
单稳态触发器；
双稳态触发器；
Abstract
Multivibratorsquare-wavegeneratorinvariousscienceandengineeringexperimentswithawiderangeofapplications,whileinlifedigitaldevices,homeappliances,electronictoysandmanyotherfieldsalsohaveneed.Squarewavesignalisanapplicationextremelywiderangeofsignals,whichinscientificresearch,engineering,educationandproductionpracticeintheuseofverycommon.Heoftenusedasastandardsignal,usedinelectroniccircuitsorparametersofperformancetestmeasurements.Inaddition,inmanytestersalsoneedastandardsquarewavesignaldetectionofsomephysicalquantity.Therefore,square-wavegeneratorMultivibratorstudyhasveryimportantpracticalsignificance.
Basedonthisform,Iuse555time-basecircuitdesignacircuittoproduceastablesquarewave,thedesignprocesswasmycapacityasthemainpartoftheNE555chip,combinedwithpartoftheperipheralcircuits,theuseofProtel99softwareasasupplementtoDesignofweldedcopperonthecircuit.InputDCvoltageVCCof5V,theoutputdutycycleandfrequencyadjustableadjustableresonantsquarewave.Thefinaldesignofthecircuitmakestheoutputwaveformdistortion,noclutterinterference,frequencyadjustableadjustabledutycyclesquarewavestability.
Keywords:
dutycycle;
frequency;
NE555;
square-wave
目录
引言：
4
第一章方波发生设计概述4
1.1发展趋势4
第二章总体方案设计4
2.1.1设计要求4
2.1.2方案设计4
第三章硬件设计5
3.1555时基电路的电路结构和逻辑功能5
3.1.1电路结构及逻辑功能5
3.1.2555时基电路的主要参数6
3.2555定时器构成单稳态触发器7
3.3555定时器构成多谐振荡器8
3.4555定时器构成的方波发生器原理图9
第四章实验总结10
谢辞11
参考文献12
附录13
附录一13
附录二14
附录三15
附录四16
附录五17
随着社会的发展各种稳定的波形产生器成为了我们生活中不可或缺一部分，而方波也是其中比较有代表性的一个波形。
方波他在各个行业及我们的日常的学习生活中有着广泛的应用，它能很好的在我们的学习生活中对定时器，分频器，脉冲信号发生器，元件参数，以及电路检测电路，玩具游戏机电路，音响告警电路，电源交换电路，频率交换电路，自动控制电路等电路施加其应用功能。
有了方波发生器它可以给我们的生活提供很大的便利。
第一章方波发生设计概述
1.1发展趋势
由555时基电路构成常见的最基本的典型应用电路有：
单稳态触发电路、双稳态触发电路、无稳态电路，而用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等
第二章总体方案设计
2.1.1设计要求
（1）根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；
（2）设计系统实现方案；
（3）要求占空比可调；
输出电压：
8V<
|Vo|<
15V；
周期：
2ms<
T<
10ms；
（4）通过workbench仿真软件进行仿真；
（5）记录仿真结果、修改并完善设计；
（6）编写课程设计报告和总结。
2.1.2方案设计
方案一：
用UA741放大电路外接若干二极管、电阻电容，这种方案硬件电路复杂，可靠性差，
方案二：
用MAX0832集成芯片产生所需方波，可靠性好，稳定性好，但经济价值很贵
方案三：
用NE555集成芯片外接几个电阻电容，和二极管设计一个发生器。
在此我选择了方案三，通过它，产生的方波虽然不是很好看，但经过施密特整形会得到较好的波形，且经济比较为合理，也能达到实验的要求。
第三章硬件设计
3.1555时基电路的电路结构和逻辑功能
3.1.1电路结构及逻辑功能
555定时器内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS触发器，一个放电管T及功率输出级。
它提供两个基准电压VCC/3和2VCC/3。
他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RS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A1的反相输入端的电压为2VCC/3，A2的同相输入端的电压为VCC/3。
若触发输入端TR的电压小于VCC/3，则比较器A2的输出为1，可使RS触发器置1，使输出端OUT=1。
如果阈值输入端TH的电压大于2VCC/3，同时TR端的电压大于VCC/3，则A1的输出为1，A2的输出为0，可将RS触发器置0，使输出为0电平。
引脚图如下：
555引脚图介绍如下:
图1为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。
它的各个引脚功能如下：
1脚：
GND（或Vss）外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
8脚：
VCC（或VDD）外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5～16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3～18V。
一般情况下选用5V。
3脚：
OUT（或Vo）输出端。
2脚：
TR低触发端。
6脚：
TH高触发端。
4脚：
R是直接清零端。
当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：
CO（或VC）为控制电压端。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。
7脚：
D放电端。
该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
电阻分压器由三个5kΩ的等值电阻串联而成。
电阻分压器为比较器C1、C2提供参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。
比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2组成。
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RS触发器R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RS触发器S端的输入信号。
基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器C1、C2基准电压分别为2/3Vcc，1/3Vcc的情况下，555时基电路的功能表如表1示.
清零端
高触发端TH
低触发端
Q
放电管T
功能
×
导通
直接清零
1
x
保持上一状态
截止
置1
清零
表一555定时器功能表
3.1.2555时基电路的主要参数
555时基电路的主要参数有电源电压、静态电流、定时精度、阈值电压、阈值电流、触发电压、触发电流、复位电压、复位电流、放电电流、驱动电流及最高工作频率。
数
3.2555定时器构成单稳态触发器
图二555定时器构成的单稳态触发器
上图图二为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。
D为钳位二极管，稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端Vo输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到Vi端。
并使2端电位瞬时低于1/3VCC，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C开始充电，Vc按指数规律增长。
当
Vc充电到2/3VCC时，高电平比较器动作，比较器A1翻转，输出Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备。
波形图如下图所示：
图三单稳态触发器波形图
暂稳态的持续时间Tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C的大小。
Tw=1.1RC通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒和几十分钟之间变化。
当这种单稳态电路作为计时器时，多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。
3.3555定时器构成多谐振荡器
由555定时器构成的多谐振荡器如图四所示，R1，R2和C是外接定时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将
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