555定時器產(chǎn)生三種波形發(fā)生器

1、目 錄摘要2第一章 方案提出3第二章 電路的基本組成及工作原理4第一節(jié) 系統(tǒng)組成框圖4第二節(jié) 方波的產(chǎn)生5第三節(jié) 由方波輸出為三角波（利用積分器來實現(xiàn)）7第四節(jié) 由三角波輸出正弦波8第三章 555定時器的介紹10第一節(jié) 電路組成10第二節(jié) 引腳的作用11第三節(jié) 基本功能12第四章 元件清單14第五章 總結(jié)15附錄及參考文獻16第一節(jié) 附錄16一 多諧振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器16二 電路原理圖18第二節(jié) 參考文獻19摘要各種電器設(shè)備要正常工作，常常需要各種波形信號的支持。電器設(shè)備中常用的信號有正弦波、矩形波、三角波和鋸齒波等。在電器設(shè)備中，這些信號是由波形產(chǎn)生和變換電路來提供的。波形產(chǎn)生

2、電路是一種不需外加激勵信號就能將直流能源轉(zhuǎn)化成具有一定頻率、一定幅度和一定波形的交流能量輸出電路，又稱為振蕩器或波形發(fā)生器。在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。波形發(fā)生器通過與波形變換電路相結(jié)合，它能產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波和階梯波等各種波形，能滿足現(xiàn)代測量、通信、自動控制和熱加工、音視頻設(shè)備及數(shù)字系統(tǒng)等對各種信號源的需求。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的

3、振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器等。關(guān)鍵字：方案確定、參數(shù)計算、信號、發(fā)生器等。第一章 方案提出三種波形都是比較簡單且常見的波形，產(chǎn)生的方法由很多種，可以先產(chǎn)生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波，然后翻過來再輸出另外兩種波形;可以用集成芯片，同時也可以用運用各種元器件來實現(xiàn)振蕩電路。（1）利用專用直接數(shù)字合成芯片的函數(shù)發(fā)生器。（2）可以選用專門的函數(shù)信號發(fā)生器，如8038 （3）由555定時器所構(gòu)成的多諧振動器產(chǎn)生方波, 方波經(jīng)過積分器的作用產(chǎn)生三角波，三角波在經(jīng)過差分放大電路的

4、非線性轉(zhuǎn)換為正弦波。比較以上幾種方案：（1）方案比較簡單同時也能產(chǎn)生任意波形并達到很高的頻率。但成本較高。（2）它們雖然能夠甚好的實現(xiàn)波形的產(chǎn)生但是功能較少，太單一。（3）過程相對來說比較繁瑣，但是思路很明亮，同時，555定時器所構(gòu)成的多諧振動器產(chǎn)生方波是一種和常用的信號產(chǎn)生器，很具有實用價值，同時，也很容易買到，同時選用改進的555多諧振蕩形式產(chǎn)生方波可以通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的阻值來調(diào)節(jié)產(chǎn)生方波的頻率，產(chǎn)生的方波經(jīng)過積分器的作用產(chǎn)生三角波，三角波在經(jīng)過差分放大電路的非線性轉(zhuǎn)換為正弦波。差分放大器具有工作點穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強，可以有效地抑制零點漂移因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波

5、。因此，就我個人而言，選擇第三種方案。用改進過的555多諧振蕩形式產(chǎn)生方波，經(jīng)過積分器的作用產(chǎn)生三角波，三角波在經(jīng)過差分放大電路的非線性轉(zhuǎn)換為正弦波。電路圖如下圖.第二章 電路的基本組成及工作原理由原理圖可知該店路由三部分組成，555定時器構(gòu)成多諧振動器、積分器、差分放大電路。第一節(jié) 系統(tǒng)組成框圖圖2.1.1總體框圖三角波方波正弦波555定時器積分網(wǎng)絡(luò)差分放大電路第二節(jié) 方波的產(chǎn)生有555定時器構(gòu)成多諧振動器產(chǎn)生方波（如下圖）圖2.2.1 方波產(chǎn)生電路 當電容c2被充電時，2和6引腳的電壓都上升，此時二極管D1導(dǎo)通，接通+12V電源后，電容C被充電，Vc上升，當Vc上升到2Vcc/3時，觸發(fā)器

6、被復(fù)位，同時放電BJT T導(dǎo)通，此時輸出電平Vo為低電平，電容C通過R2和T放電，使Vc下降。當Vc下降到Vcc/3時，觸發(fā)器又被置位，Vo翻轉(zhuǎn)為高電平。 電容器C經(jīng)R2，R23，R21他們此時說分的總阻值設(shè)為R1放電,放電所需的時間為： tPL=R1C ln20.7 R1C； 當C放電結(jié)束時，T截止，Vcc將通過R1、R22、R21所分得的阻值為R2向電容器C充電，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的時間為tPH=R2C ln20.7R2C；當Vc上升到2Vcc/3時，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如此周而復(fù)始，在輸出端就得到了一個周期性的方波，其頻率為 f=1 / (tPL+tPH) 1.43 /

7、 (R1+R2) C穩(wěn)態(tài)時555電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端Vo輸出低電平，當有一個外部負脈沖觸發(fā)信號加到Vi端。并使2端電位瞬時低于1/3Vcc，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個穩(wěn)態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長。當Vc充電到2/3Vcc時，高電平比較器動作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關(guān)管T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準備。波形圖見圖2.2.2。圖2.2.2 同時電路的頻率可以通過調(diào)節(jié)電阻R21、R22、R23來改變電路的頻率，從而使得電路的頻率可以在一定的范圍內(nèi)進行

8、調(diào)節(jié)。第三節(jié) 由方波輸出為三角波（利用積分器來實現(xiàn)）圖2.3.1 波形發(fā)生器及圖形 如上圖是一個由方波轉(zhuǎn)換為三角波的電路圖及其輸出波形當A很大時，運放兩輸入端為虛地，忽略流入放大器的電流，令輸入電壓為Vi輸出為Vo，流過電容C的電流為i1則 ，有 即輸出電壓與輸入電壓成積分關(guān)系。當 為固定值時 上式表明 輸出電壓按一定比例隨時間作直線上升或下降。當 為矩形波時， 便成為三角波。此外，由于電容和滑動變阻器的存在，使得輸出的三角波在輸入矩形波頻率一定的時候也能適當調(diào)整，同時電容的存在，又濾除了其他波的干擾。提高了系統(tǒng)的抗干擾性。第四節(jié) 由三角波輸出正弦波圖2.4.1 波形轉(zhuǎn)換 分析表明，傳輸特性曲

9、線的表達式為： iC=aI/1+exp(-Uid/UT) I 差分放大器的恒定電流； UT 溫度的電壓當量，當室溫為25oc時， 26mV。如果Uid為三角波，設(shè)表達式為 Uid(t)=4*Um*(t-T/4)/T (0=t=T/2) Uid(t)=-4*Um*(t-3*T/4)/T (T/2=t，vI2時，比較器 C1輸出低電平，C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器被置0，放電三極管T導(dǎo)通，輸出端vO為低電平。（2）當vI1，vI2時，比較器 C1輸出高電平，C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器被置1，放電三極管T截止，輸出端vO為高電平。（3）當vI1時，比較器 C1輸出高電平，C2也輸出高電平，即基

10、本RS觸發(fā)器R=1，S=1，觸發(fā)器狀態(tài)不變，電路亦保持原狀態(tài)不變。由于閾值輸入端(vI1) 為高電平（）時，定時器輸出低電平，因此也將該端稱為高觸發(fā)端（TH）。因為觸發(fā)輸入端(vI2)為低電平（）時，定時器輸出高電平，因此也將該端稱為低觸發(fā)端（TL）。如果在電壓控制端（5腳）施加一個外加電壓（其值在0VCC之間），比較器的參考電壓將發(fā)生變化，電路相應(yīng)的閾值、觸發(fā)電平也將隨之變化，并進而影響電路的工作狀態(tài)。另外，RD為復(fù)位輸入端，當RD為低電平時，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出vo為低電平，即RD的控制級別最高。正常工作時，一般應(yīng)將其接高電平。表3.3.3 555定時器功能表閾值輸入(vI1)

11、觸發(fā)輸入(vI2) 復(fù)位(RD) 輸出(vO) 放電管T 0 0 導(dǎo)通 1 0 導(dǎo)通 1 不變 不變第四章 元件清單符號類型數(shù)目R22 R23 可調(diào)電阻2R1,R2,R3電阻3R4可調(diào)電阻1R6,R7電阻2R13電阻1R5滑動電阻1R25滑動電阻1R8，R9電阻2R10,R11電阻2D1，D2二極管2A運放1Q1,Q2,Q3,Q4三極管4C1,C2,C3,C5電容4C4電容1C6,C7,C8電容3NE555555計時器1第五章 總結(jié)經(jīng)過這些天的課程設(shè)計，使我明白課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗和綜合，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)

12、習(xí)的東西還很多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都容易懂，有點眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次的設(shè)計中雖然遇到了很多的問題，認識了一些以前不了解或者不知道的元件，有些雖然沒有用到，但是學(xué)習(xí)是無限的，雖然第一次做課程設(shè)計有很多困難，但是，當自己搞成的 時候有無比的喜悅，一種很自豪的感覺。我感覺設(shè)計是對學(xué)習(xí)知識的運用和個人自己的能力的全面體現(xiàn)，體現(xiàn)了一個人學(xué)以致用的能力。只有在真正的運用中才能更好的掌握知識，這樣的學(xué)習(xí)才會有效率，才能長久的記憶。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交

13、流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。同時，通過對多種方案的分析討論讓我們明白在對于不同的環(huán)境和要求相應(yīng)的要作出最合適的選擇的合理性和重要性。附錄及參考文獻第一節(jié) 附錄一 多諧振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器在數(shù)字電路中,常常需要一種不需外

14、加觸發(fā)脈沖就能夠產(chǎn)生具有一定頻率和幅度的矩形波的電路。由于矩形波中除基波外,還含有豐富的高次諧波成分,因此我們稱這種電路為多諧振蕩器。它常常用作脈沖信號源。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài),只具有兩個暫穩(wěn)態(tài),在自身因素的作用下,電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換。 電路組成及其工作原理： 圖6.1.1用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖6.1.1為555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器，接通VCC后，VCC經(jīng)R1和R2對C充電。當uc上升到2VCC/3時，uo=0，T導(dǎo)通，C通過R2和T放電，uc下降。當uc下降到VCC/3時，uo又由0變?yōu)?，T截止，VCC又經(jīng)R1和R2對C充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。振蕩頻率的估算和占空比可調(diào)電路電容C充電時間：電容C放電時間：電路諧撼振頻率f的估算：振蕩