555定时器构成的方波三角波正弦波发生器 设计报告之欧阳科创编.docx

1、555定时器构成的方波三角波正弦波发生器 设计报告之欧阳科创编电子技术课程设计说明书时间：2021.02.05创作：欧阳科题 目：555定时器构成的方波、三角波、正弦波发生器 系 部：歌尔科技学院专 业：班 级：2013级1班 学生姓名:学 号:指导教师:年 月 日1 设计任务与要求12 设计方案12.1 设计思路12.1.1 方案一原理框图12.1.2 方案二原理框图22.2 函数发生器的选择方案22.3 实验器材33 硬件电路设计43.1 555定时器的介绍43.2 电路组成43.3 引脚的作用53.4 基本功能54 主要参数计算与分析74.1 由555定时器产生方波74.2 由方波输出为

2、三角波94.3 由三角波输出正弦波105 软件设计125.1 系统组成框图125.2 元件清单136 调试过程146.1 方波-三角波发生电路的安装与调试146.1.1 按装方波三角波产生电路146.1.2 调试方波三角波产生电路146.2 三角波-正弦波转换电路的安装与调试146.2.1 按装三角波正弦波变换电路146.2.2 调试三角波正弦波变换电路146.2.3 总电路的安装与调试156.2.4 调试中遇到的问题及解决的方法157 结论168 附录178.1 用mulstisim 12设计的方波仿真电路图如图8-1178.2 用mulstisim 12设计的三角波仿真电路图如图8-318

3、8.3 用mulstisim 12设计的正弦波仿真电路图如图8-5198.4 电源参考电路图20参考文献211 设计任务与要求(1) 555定时器构成的方波发生器电路输出频率范围：10-1KH可调；占空比0-100%连续可调；输出方波Vp_p0.2v;输出正弦波Vp-p，vI2时，比较器 C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器被臵0，放电三极管T导通，输出端vO为低电平。 （2）当vI1，vI2时，比较器 C1输出高电平，C2输出低电平，基本RS触发器被臵1，放电三极管T截止，输出端vO为高电平。 （3）当vI1时，比较器 C1输出高电平，C2也输出高电平，即基本RS触发器R=1，S=

4、1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 由于阈值输入端(vI1) 为高电平（）时，定时器输出低电平，因此也将该端称为高触发端（TH）。 因为触发输入端(vI2)为低电平（）时，定时器输出高电平，因此也将该端称为低触发端（TL）。 如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0VCC之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，并进而影响电路的工作状态。 另外，RD为复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出vo为低电平，即RD的控制级别最高。正常工作时，一般应将其接高电平。 555定时器功能如表3-1表3-1 555定时器功能表清零端高触发

5、端地触发端Q放电管功能00导通直接清零101保持保持1101截止置11001截止置11110导通清零4 主要参数计算与分析4.1 由555定时器产生方波图4-1方波产生电路 当电容C1被充电时，2和6引脚的电压都上升，此时二极管D1导通，接通+12V电源后，电容C1被充电，Vc上升，当Vc上升到2Vcc/3时，触发器被复位，同时放电BJT T导通，此时输出电平Vo为低电平，电容C1通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。 电容器C1经R2，R3，他们此时所分的总阻值为R1向电容C1放电,放电所需的时间为： tPL=R1*C1* ln20.7*

6、R1*C1；当C1放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2所分得的阻值为R3向电容器C2充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的时间为tPH=R3*C2* ln20.7*R3*C2；当Vc上升到2Vcc/3时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，其频率为 f=1 / (tPL+tPH) 1.43 / (R1+R2) *C1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

7、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。波形图见图4-2。图4-2 电路的电压波形图4.2 由方波输出为三角波图4-3 三角波的产生电路图4-4 输入及输出电压波形 当741很大时，运放两输入端为虚地，忽略流入放大器的电流，令输入电压为Vi输出为Vo，流过电容C的电流为i1则 ，有即输出电压与输入电压成积分关系。当 为固定值时 上式表明 输出电压按一定比例随时间作直线上升或下降。当 为矩形波时， 便成为三角波。4.3 由三角波输出正弦波图4

8、-5 正弦波的产生电路 分析表明，传输特性曲线的表达式为：Ic=I/1+exp(-Uid/UT) I 差分放大器的恒定电流； UT 温度的电压当量，当室温为25摄氏度时，UT26mV。如果Uid为三角波，设表达式为 Uid(t)=4*Um*(t-T/4)/T (0=t=T/2) Uid(t)=-4*Um*(t-3*T/4)/T (T/2=t=T) 式中 Um三角波的幅度； T三角波的周期。 为使输出波形更接近正弦波， （1）传输特性曲线越对称，线性区越窄越好。（2）三角波的幅度Um应正好使晶体管接近饱和区或截止区。（3）图为实现三角波正弦波变换的电路。其中R5调节三角波的幅度，R9调整电路的对称性，其并联电阻R10用来减小差分放大器的线性区。电容C5为隔直电容，C8为滤波电容，以滤除谐波分量，改善输出波形。隔直电容C5要取得较大，因为输出频率很低，取c5=500微法，滤波电容视输出的波形而定，若含高次斜波成分较多，c6,c7 可取得较小，一般为几十皮法至0.01微法。R9=100欧与R10=100欧姆相并联，以减小差分放大器的线性区。5 软件设计5.1 系统组成框图图5-1 总体框图5.2 元件清单表5-1 电路图中的所有元件序号名称数量1555定时器12运算放大器13电阻134电容75可调电阻46三极管47电解电容18