方波发生器以及一阶RC滤波器.docx
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方波发生器以及一阶RC滤波器
方波发生器以及一阶RC滤波器
方波发生器以及一阶RC滤波器
一、实验任务
（1）用555设计一个频率为1k占空比为50%勺方波发生器。
（2）设计截止频率为1.6K的一阶RC低通滤波对
（1）中的方波进行滤波。
二、实验原理
1、555定时器的电路结构与功能
555定时器是一种多用途的数字一一模拟混合集成电路，利用它能既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广泛的应用。
其内部原理图如下图所示，其中
（1）脚接地，
（2）脚触发输入，（3）脚输出，⑷脚复位，（5）脚控制电压，（6）脚阈值输入，（7）脚放电端，（8）脚电源。
1脚gnd,2脚tri,3脚out,4脚rst,5脚con,6脚thr,7脚dis,8脚Vcc
C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。
当VI1>2/3VCC,VI2v1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器
C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1,G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。
当VI1v2/3VCC,VI2v1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器
C2输出低电平，基本RS触发器置1,G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。
用图表表示:
输入
旳Lb
复位便口
un
输岀巴
晶体管T
0
X
0
导邇q
1
0
导通
1
1
截止
1
2呼行叫匸
猱持
保持
555设计方波信号发生器如图所示
•谧振荡器电路
囤6—2多徵原務藉电路和工作濾形"
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，将放电端（7脚）接到R1,R2的连接处
由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平，输出uo为高电平，放电管VT截止。
这时，电源经R1,R2对电容C充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输出uo为低电平，放电管VT导通，把uc从（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短
与电容的充电时间有关。
充电时间常数T充二（R1+R2）Co
接成占空比可调方波发生器分析：
T充=（R1+R2）CIn2,T放二R2CIn2
占空比50%要求充电时间等于放电时间，则将冲放电的电路分开，使得T充=R1CIn2,T放=R2CIn2,R仁R2同时利用二极管的单向导通性，构建充电与放电的回路。
周期T=（R1+R2）CIn2，频率f=1/T=1kHz
取C=220nFR仁3.3KQ,R2=3.3KQ
电路图如下所示:
可以将R1,R2部分换成电位器，做成频率和占
空比可调的方波发生器
1J
喙亍肢器*気1
T2-T1
囂108
通适上
叵向
[soauSSv
通道A
通道£
比例
5V伽
比例
甲位養|o
实|
2J疋a
AC|
MS_a0.000V5.000V5.DOOV
保存
Ext,Trigger
正眩标准自动
类型
无
一阶低通滤波器的设计一阶低通滤波器的传输函数
H（j）-
j
R1C1
Vi
1
低通滤波器下降到中频增益的
0.707倍，计算幅度谱IH（jQ）1=J
得截止角频率
2nf=RC
所以一阶低通滤波器截止频率
S1
1—=1.6KHz
2R1C1
设计截止频率为1.6KHZ的低通滤波器，则令&0.1F得Ri1K
H（j
c
R1
3.3kQ
］「N12O0
C丰220nF
内容
仿真
555TIMER_RATED
0C
<1
Lr三、
>3.3kQ
实验
41、
电路
D1
1N120
V1
5V
U2
VCC
RST
DIS
OUT
THR
TRI
CON
GND
XSC1
ExtTrig
5
R3
J——/WV
1kQ
C3100nF
C1
T
10nF
Voltage（V）
图中红线表示方波发生器产生的方波，蓝线表示经过RC低通滤波器
后的输出信号
2、焊接电路
3、实际电路测试
给实验板接入+5V直流电压，连接好电路，接好示波器探针
图为方波发生器产生的方波信号和经过滤波器后的输出波形
根据图像，实验得到占空比为50%勺方波，经过RC滤波器后，信号上升沿变得平缓，说明信号高频分量被滤除，该滤波器为低通滤波器。
该图为实验电路所设计的PCB板
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