1、低频与数字电路课程设计报告 1 一、任务技术指标 设计能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号的信号发生器。 基本要求： 1.在给定的 12V 直流电源电压条件下，使用运算放大器设计一个函数信号发生器。 2.信号频率：1kHz10kHz。 3.方波：Vp-p24V，上升和下降时间：10ms； 三角波：Vp-p6V，三角波失真度：2%； 正弦波： Vp-p1V，正弦波失真度：5%。 二、总体设计思想 1.基本原理 由 555 定时器构成多谐振荡器产生方波，当电容 c2 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 C 被充电，Vc 上升，当 Vc
2、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 C 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 C 经 R2，R23，R21 他们此时说分的总阻值设为 R1 放电,放电所需的时间为： tPL=R1C ln20.7 RC； 当 C 放电结束时，T 截止，Vcc 将通过 R1、 R22、 R21所分得的阻值为 R2向电容器 C 充电， Vc由 Vcc/3上升到 2Vcc/3 所需的时间为 tPH=R2C ln20.7R2C。 当 Vc 上升到 2Vcc/3 时，触
3、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) C 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
4、复稳定，为下个触发脉冲的来到作好准备,产生的方波经过积分电路，变成三 角波，然后经过差分放大电路变成正弦波。 2.系统框图 图 1 系统框图 三角波 方波 正弦波 积分 网络 差分 放大 电路 555 定时器 低频与数字电路课程设计报告 2 三、具体设计 1.总体设计电路图 图 2 总体电路图 2.模块设计 555 定时器构成多谐振荡器产生方波 低频与数字电路课程设计报告 3 图 3 产生方波电路 图 4 方波产生图 利用积分器是方波变成三角波 低频与数字电路课程设计报告 4 图 5 方波转换为三角波 图 6 三角波产生图 经差分放大电路三角波变为正弦波 低频与数字电路课程设计报告 5 图 7 正弦波产生图 图 8 正弦波产生图 3.仿真及仿真结果分析 方波仿真 低频与数字电路课程设计报告 6 图 9 方波仿真 三角波仿真 图 10 方波仿真 正弦波仿真 低频与数字电路课程设计报告 7 图 11 正弦波仿真 表 1 输出幅值的测量 输出端口 幅值范围 方波 25V11.5V 三角波 2355V 正弦波 100mV2V 表 2 方波上升时间的
