方波发生及滤波器.pptVIP

方波发生器及低通滤波器 作者：江微 任务： 1.用555设计一个频率为1KHZ，占空比为50%的方波发生器 2.设计截止频率为1.6KHZ的一阶RC低通滤波器，并对前者的方波进行滤波。 电路的核心部分 555定时器是一种多用途的数字——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 555电路是一种常见的集模拟与数字功能于一体的集成电路。只要适当配接少量的元件，即可构成时基振荡、单稳触发等脉冲产生和变换的电路，其内部原理图如图所示，其中(1)脚接地，(2)脚触发输入，(3)脚输出，(4)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 NE555内部构造 555定时器工作时过程分析如下：5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器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，VI2＜1/3VCC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VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC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。 方波发生电路原理 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=（R1＋R2）C。 T充=(R1+R2)Cln2 ，T放=R2Cln2 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=R1Cln2 ， T放=R2Cln2 ，R1=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)Cln2 ，频率f=1/T=1kHz 取C=220nF，R1=3.3KΩ，R2=3.3KΩ 由三要素法知：VT=V末+（V初-V末)e-T/RC 从而得到：T=RCln(V末-V初)/（V末-VT） 所以T充=R1Cln2 ，T放=R2Cln2 一阶RC低通滤波电路 所以，f=2πωc=1/（2πRC)为所求得的截止频 率。已知f=1.6KHZ。 可取，R=1KΩ，C=100nF。 显示结果，得出结论 * * 4 8 3 7 6 2 5 1 便于看清 5脚到地接0.01u的滤波电容可旁路来自电源的噪声或纹波电压，使电路稳定工作。 ui R C ﹢ ﹢ ﹣ ﹣ uo 转移函数: 令 得： 其幅频特性 0.707 转折频率 带宽： 1 ui R C ﹢ ﹢ ﹣ ﹣ uo ω 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。 *