函数信号发生器的设计与制作word资料10页Word文档格式.docx

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555定时器的电路如图9-28所示。

它由三个阻值为5k?

的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。

555定时器原理图

分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。

如5端悬空（也可对地接上0.01uF左右的滤波电容），则比较器C1的参考电压为

，加在同相端；

C2的参考电压为

，加在反相端。

u11是比较器C1的信号输入端，称为阈值输入端；

u12是比较器C2的信号输入端，称为触发输入端。

￣RD是直接复位输入端。

当￣RD为低电平时，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。

u11和u12分别为6端和2端的输入电压。

当u11>

，u12>

时，C1输出为低电平，C2输出为高电平，，基本RS触发器被置0，晶体管T导通，输出端u0为低电平。

当u11<

，u12<

时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，基本RS触发器被置1，晶体管T截止，输出端u0为高电平。

2/3Ucc，u12>

1/3Ucc时，基本RS触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。

◆综上所述，可得555定时器功能如表所示。

◆555定时器的电路功能

输入

输出

阀值输入（V11）

触发输入（V12）

复位（￣RD）

输出（V0）

放电管T

×

<

>

>

0

1

1

不变

导通

截止

实验原理

波形转变框架图

多谐振荡器

方波

三角波

正弦波

思路

积分器（低通滤波）

积分器波

﹍

555定时器接成多谐振荡器工作形式

用555定时器组成的多谐振荡器如左图所示

接通电源后，电容C2被充电，当Vc上升到

时，使V0为低电平放电三极管T导通，此时电容C2通过R3.R7.T放电，Vc下降。

当Vc下降到

时，V0翻转为高电平。

放电结束时，T截止，Vcc通过R2→R3→RP→C2向电容C2充电，当Vc从

上升到

时，电路又翻转为低电平。

如此周而复始，在输出端得到一个周期性的矩形波。

㈠555定时器接成多谐振荡器工作形式

电容C2放电所需的时间为：

Tpl=（R3+RP’）C2㏑21-1

电容C2充电所需的时间为：

Tph=（R3+R2+RP’）C2㏑21-2

占空比=

1-3

振荡频率f=

1-4

㈡积分电路

电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。

Uo=Uc=（1/C）∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RC≥Tk,充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故

　　Uo=（1/c）∫icdt=（1/RC）∫Uidt

　　这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫Uidt）

RC电路的积分条件：

RC≥Tk

㈢RC低通滤波器1、电路的组成

所谓的低通滤波器就是允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路，RC低通滤波器电路的组成如图所示。

2、电压放大倍数

令

，则

RC低通电路的频响特性

的模和幅角为

RC低通电路的幅频特性

RC低通电路的相频特性

实验器材

电阻510（一个）10K（三个）1K（一个）62K（一个）

电容100uF（一个）0.01uF（两个）0.0047uF（两个）0.47uF（一个）10uF（一个）

电位器RP=20K（一个）

发光二极管VD（一个）

555集成芯片一块（555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。

）

电路原理图

发光二极管VD用作电源指示（接通电源时亮）,C1是电源滤波电容，

C2为定时电容，C2的充电回路是R2→R3→RP→C2；

C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚（放电管）。

电位器RP可以调节占空比，在本电路图中，由于R3+RP》R2，所以充电时间常数（R2+RP+R3）*C2与放电时间常数（R2+RP）*C2近似相等，所以由多谐振荡器的3脚输出的是近似对称方波。

按图所示元件参数，按计算式（1-4）可以求得其频率为0.867～1.140KHZ，同时调节电位器RP可改变振荡器的频率。

方波信号经R4、C5积分网络后，输出三角波。

三角波再经R5、C6低通滤波器（能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中的中音和高音成分，增强低音成分），输出近似的正弦波。

，该信号发生器如图所示电路可同时产生方波、三角波、正弦波并输出，特别适合电子爱好者或学生用示波电路简单、成本低廉、调整方便。

根据原理图由式1-3因为R3+RP’远大于R2,所以占空比=

=

≈50%

由式1-4f=

≈1.43/（R2+2R3+2RP’）C2

当RP=0时f=1144HZ周期T=

=0.874ms

当RP=20K时f==866.7HZ周期T=

=1.154ms

频率稳定度=

*100%=

MULTISIM仿真的电路图

RP=0%时的波形

RP=100%时的波形

MULTISIM仿真结果

RP=0%时

仿真波形

周期

峰峰值

矩形波

910.714us

5.000v

910.714us

234.416mv

910.786us

150.467mv

RP=100%时

1.196ms

5.097v

307.346mv

222.743mv

五、系统测试及误差分析

5.1、测试仪器

数字示波器、万用表（UT52）。

5.2、测试数据

基本波形的频率测量结果

RP=0%时

测量波形

绝对误差

相对误差

实验结果分析

实验误差分析

1.测量时直流电源引起的误差

在MULTISIM仿真过程中，直流电源VCC接的是5V，而在实际测量中接的是+5V档，用万用表测得直流电源的实际输出电压为5.04V.

2.元器件误差

在MULTISIM上仿真时，各种元器件的值都是按标准值计算的，而在实际的测量中，各种元器件的值都与标准值有出入，下表中列出了电阻阻值的准确值与实际测量值的大小

电阻标准值与实际值对照表

元件

标准值

实际值

电阻R1

510

516

电阻R2

1K

0.982K

电阻R3

62K

61.1K

电阻R4

10K

9.9K

电阻R5

9.9k

电阻R6

3焊接时导线引起的误差

在电路焊接的过程中，焊点、导线等也存在着不可避免的误差

4.测量是各种仪器仪表引起的误差

5.人为误差

缺陷：

在实验测量波形图发现测得的正弦波很不明显，波形频率的可调范围小，误差较大。

正弦波不明显的可能原因：

因为此电路中的正弦波是从三角波经低通滤波器而来，由傅里叶变换将三角波转变为直流及正弦波各次谐波的形式经过R5.C6组成的低通滤波器输出来，可能含有多次谐波，使所得的正弦波失真，所以要改善正弦波，可以考虑改电容的大小使其他谐波的影响降低。

波形频率的可调范围小的原因:

在本实验的电路图中电位器RP的最大值是20K，而R2有62K所以波形的频率为f=f=

≈

由该式子可知RP对整个电路的频率影响不大，所以要想扩大频率范围可以尝试加大RP的阻值。

误差较大的原因：

根据上述实验误差分析最后输出的波形应是每阶段误差的叠加，要减少误差，应该采用比较精确的仪器，而且本实验的设计也存在不妥之处，用三角波积分转变为正弦波在理想状态下也是一个近似值，而在实验过程中存在很多的干扰及试验中的累积性误差，是得到的波形存在较大的失真。

还有很多影响的因素在实验之前没有考虑到。

希望以上资料对你有所帮助，附励志名言3条：

1、常自认为是福薄的人，任何不好的事情发生都合情合理，有这样平常心态，将会战胜很多困难。

2、君子之交淡如水，要有好脾气和仁义广结好缘，多结识良友，那是积蓄无形资产。

很多成功就是来源于无形资产。

3、一棵大树经过一场雨之后倒了下来，原来是根基短浅。

我们做任何事都要打好基础，才能坚固不倒。