基于555定时器的函数信号发生器设计解剖.doc

2013-2014学年度第二学期 电子技术基础课程 调 研 报 告 课题名称： 基于555定时器的 信号发生器设计 专 业： 物 理 学 学 号： ********* 姓 名： ** ** ** 成 绩： 1、调研任务与要求 设计一个信号发生器，独立完成系统设计，要求能实现以下功能： 能产生方波、三角波、正弦波 2、调研目的 （1）进一步巩固熟悉简易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法； （2）学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力； （3）学会调试电路并根据结果分析影响实验结果的各种可能的因素 3、设计方案论证 信号发生器一般由一个电路产生方波或者正弦波，通过波形变换得到其他几种波形。考虑到RC震荡产生正弦波的频率调节不方便且可调频率范围较窄，本设计采用先产生方波，后变换得到其他几种波形的设计思路。 采用555组成的多谐振荡器 4、555定时器的电路结构与工作原理 555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当5脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC若触发输入端TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为0，可使 RS 触发器置1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为1，可将 RS 触发器置0，使输出为0电平。 它的各个引脚功能如下： 1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。 8脚：外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 ~ 16V，CMOS型时基电路的范围为3 ~ 18V。一般用5V。 3脚：输出端Vo 2脚：低触发端 6脚：TH高触发端 4脚：是直接清零端。当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。 5脚：VC为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μF电容接地，以防引入干扰。 7脚：放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。 在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表1示。 表 1 清零端 高触发端TH 低触发端 Q 放电管T 功能 0 x x 0 导通 直接清零 1 0 1 x 保持上一状态 保持上一状态 1 1 0 x 保持上一状态 保持上一状态 1 0 1 0 1 1 0 导通截止 置1 清零 5、基于555定时器的信号发生器设计原理 （一）555定时器接成多谐振荡器工作形式产生方波 电路图如下 接通电源后，电容C2被充电，当V c上升到时，使V0为低电平放电三极管T导通，此时电容C2通过R3.R7.T放电，V c下降。当V c下降到时，V0翻转为高电平。放电结束时，T截止，Vcc通过R2→R3→RP→C2向电容C2充电，当V c从上升到时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，在输出端得到一个周期性的矩形波。 电容C2放电所需的时间为：Tpl=(R3+RP’)C2㏑2 电容C2充电所需的时间为：Tph=(R3+R2+RP’)C2㏑2 占空比= 振荡频率f= 波形图大致如下 （二）积分电路产生三角波 电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。 Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RC≥Tk,充电很慢， 所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故 　　Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫Uidt 　　这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫Uidt） RC电路的积分条件：RC≥Tk 当输入信号为方波时，积分电路的输出为三角波 输入波形为A，输出波形为B （三）RC低通滤波器 电路的组成 所谓的低通滤波器就是允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路，RC低通滤波器电路的组成如图所示。 三角波可以分解成由无数不同频率的正弦波组成的复合波。当输入信号为三角波时，用低通滤波器将其高频成分滤掉后，波形将不再有尖顶部分，波形变得圆滑，从