方波信号发生器毕业论文设计.doc

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方波信号发生器毕业论文设计

目录 一、总体论述 2 (一) 设计要求 2 (二) 设计方案 2 二、电路设计总方案 2 (一)方案分析 2 (二)芯片介绍 3 (三)芯片引脚图 4 (四)工作原理 5 三、实验设计电路原理图 6 (一)电路原理图 6 (二)工作状态分析 7 四、仿真运行详细描述 7 (一)仿真图 7 (二)仿真分析 8 五、硬件电路设计 10 (一)电路板焊接 10 (二)电路调试 11 六、元器件清单 11 七、实验总结 12 八、参考文献 13 数字电路设计-方波信号发生器 摘 要:信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的。按信号波形可分为、函数(波形)信号、和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。   (三)芯片引脚图 555定时器的内部结构和外部引脚图如图1示。 由图知,它由3个阻值为5K的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电BJT T以及缓冲器G组成。各引脚功能如下示: 1脚:外接电源负极或接地(GND)。 2脚:TR触发输入。 3脚:输出端(OUT或Vo)。 4脚:RD复位端,移步清零且低电平有效,当接低电平时,不管TR、TH输入什么,电路总是输出“0”。要想使电路正常工作,则4脚应与电源相连。 5脚:控制电压端CO(或VC)。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。 6脚:TH高触发端(阈值输入)。 7脚:放电端。 8脚:外接电源VCC(VDD)。 (四)工作原理 555定时器的主要功能取决于比较器,比较器的输出控制RS触发器和放电BJT T的状态。当1脚接地,5脚未外接电压,两个比较器的基准电压分别为2/3Vcc,1/3Vcc的情况下: 当TH高触发端加入的电平小于2/3Vcc,TL低触发端的电平大于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R=1、S=1,触发器状态不变,电路亦保持原状态不变。 当TH高触发端6脚加入的电平小于2/3Vcc,TL低触发端的电平小于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”,放电三极管截止,输出端Vo为高电平。因7脚为集电极开路输出,所以工作时应有外接上拉电阻,故7脚为高电平。 当从功能表的最后一行向倒数第二行变化时,电路的输出将保持最后一行的状态,即输出为高电平,7脚高电平。只有高触发端和低触发端的电平变化到倒数第三行的情况时,电路输出的状态才发生变化,即输出为低电平,7脚为低电平。综合上述分析,可得555定时器功能表如下表1: 表1 555定时器功能表 输入 输出 阈值输入(V11) 触发输入(V12) 复位(Rd) 输出(Vo) 放电管T X X 0 0 导通 2/3Vcc 1/3Vcc 1 1 截止 2/3Vcc 1/3Vcc 1 0 导通 2/3Vcc 1/3Vcc 1 不变 不变 根据555定时器的这种原理改变阈值电压的值使之输出高电平或低电平,就可以产生方波,我们再通过改变电阻的值来控制高低电平的时间就可以调占空比了。 三、实验设计电路原理图 (一)电路原理图 利用555定时器设计方波的原理电路图 图2 利用555定时器设计方波电路原 图2 利用555定时器设计方波电路原理图 (二)工作状态分析 如图2所示,电路只要一加上电压VDD,振荡器便起振。刚通电时,由于C上的电压不能突变,即2脚电位的起始电平为低电位,使555置位,3脚呈高电平。C通过、D1对其充电,充电时间。压充到阈值电平2/3 VDD时,555复位,3脚转呈低电平,此时C通过Dl、RB、555内部的放电管放电,放电时间。则振荡周期为。 设占空比为D,则,调节RP1,当其中心头滑向最上端时,。 当RP1中心头滑向最下端时, 由技术要求中振荡周期2msT10ms及得电容C的取值范围:0.238uf~1.19uF,我们使用的是C=1uF。 四、仿真运行详细描述 (一)仿真图 仿真电路及其运行结果: 图3 方案一仿真设计电路 (二)仿真分析 若没有接可变电阻R4,接通电源后,电容C被充电,2脚电压v上升,当v上升到()V时,触发器被复位,同时放电BJT T导通,此时Vo为低电平,电容C通过R3和T放电,使v下降。当v下降到()V时,触发器又被置位,Vo翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为t= RC ㏑2≈0.7 RC,当C放电结束时,T截止,V将通过R、R向电容器C充电,v由()V上升到()V所需要的时间为 t=( R+ R)C

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