555信号发生器课程设计

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1、 电子技术课程设计电子技术课程设计 课题名称课题名称 班班 级级 姓姓 名名 学学 号号 电电 话话 指导教师指导教师 日日 期期 6 月 17 日6 月 28 日 目目 录录 第一章、设计任务及要求 . - 1 - 第二章、信号发生器设计方案 - 1 - 2.1 总体设计方案论证及选择： - 1 - 2.2 函数信号发生器总体方案框图 - 1 - 第三章、单元电路原理与电路 - 2 - 3.1 方波发生电路 - 2 - 3.1.1 方案选择 - 2 - 3.2 方波三角波转换电路原理图 - 4 - 3.3 三角波正弦波转换电路原理图 . - 5 - 第四章 电路的安装与调试 . - 8 -

2、第五章 设计总结 . - 12 - 5.1 经验： . - 12 - 5.2 不足： . - 12 - 5.3 感想： . - 12 - 附录. - 12 - 元件清单列表 - 12 - 参考文献 - 13 - 鸣谢. - 13 - - 1 - 第一章、设计任务及要求第一章、设计任务及要求 设计要求：用 555 定时器设计一个信号发生器，要求输出方波、三角波、正 弦波并，设计输出电压及频率 第二章、信号发生器设计方案第二章、信号发生器设计方案 2.1 总体设计方案总体设计方案论证及选择：论证及选择： 方案一：通过 RC 震荡电路产生正弦波，然后经过过零比较器，产生三角波， 在通过积分电路产生方

3、波。其中，RC 震荡电路为 RC 桥式正弦振荡电路，然后通过 放大器构成过零比较器来实现方波的转换，在通过反向积分电路来实现方波到三 角波的转化。 方案二：可以由晶体管、运放 IC 等通用器件制作，更多的则是用专门的函 数信号发生器 IC 产生。 早期的函数信号发生器 IC， 如 L8038、 BA205、 XR2207/2209 等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有 300kHz，无法产生更高频率的 信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。 方案三：可以按照方波三角波正弦波的顺序来设计电路，其中，方波 可以通过模电中的方波发生电路来产生，也可以通过数电中的 5

4、55 多谐振荡电路 来产生，方波到三角波为积分的过程，三角波到正弦波可以通过低通滤波来实现， 也可以利用差分放大器的传输非线性来实现或者通过折现法来实现。 可行性分析： 纵观以上 N 种方案，对比如下，本着自己动手的观念，首先排除第二种用集成 芯片的方法，因为这种方法对设计的要求太低；其次分析方案一可得其 RC 桥式正 弦震荡电路的占空比受 R 和 C 共同影响，调节频率时需要调节的元器件参数太多， 比较繁琐，并且此震荡电路的频率也不是很好的满足设计的要求。所以综上所述， 选择方案三来实现本次的课程设计：555 多谐振荡器的频率很好计算和调节，并且 输出的波形比较准确；波到三角波的转化可通过简

5、单 RC 积分电路来实现；角波到 正弦波可通过简单 RC 低通滤波器来实现也可通过折现法或者差分法来实现。分析 方案得：各个不分的实现有多种办法，但也许理论上比较好的方法在实践中由于 环境的种种原因可能并不是最好的，所以最终的方案的细节有待在试验仿真中作 进一步的确定。 2.2 函数信号发生器总体方案框图函数信号发生器总体方案框图 首先，将 555 定时器接成多谐震荡电路，多谐震荡电路的输出便是方波，接 着接一个 RC 积分电路，从而产生三角波，最后接一个无源低通滤波器，从而产生 正弦波。如框图 2.2-1 所示。 - 2 - 图 2.2-1 第三章、单元电路原理与电路第三章、单元电路原理与电

6、路 3.1 方波发生电路方波发生电路 3.1.1 方案选择 方案一：占空比可调的矩形波放声，电路占空比的改变方法：使电容的正 向和反向充电时间常数不同。 利用二极管的单向导电性可以引导电流流经 不同的通路。 方案二：改进型 555 多谐振荡器电路，接法：先将 555 定时器接成施密特触发 器，再将输出经 RC 积分电路接回输入端即可。 对比如上两个方案，方案一的频率性较差，并且输出电压受到稳压二极管的 影响，输出电压幅值不能改变；而方案二频率调节理与方案一很是相似，但是方 案二的频率表达式比较简洁，容易计算，而且方案二的输出电压幅值的改变可通 过对 555 定时器的供电的改变来实现，对于占空比，已对原始的多谐振荡器做了 些许改动，能达到 1/2 的要求。综上，选择方案二。 555 定时器的工作原理： 555 定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路， 其组成电路框图如图 22.32 所示。555 定时器有二个比较器 A1 和 A2，