基于555定时器的波形信号发生器Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:19206834
- 上传时间:2023-01-04
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:278.87KB
基于555定时器的波形信号发生器Word文档下载推荐.docx
《基于555定时器的波形信号发生器Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于555定时器的波形信号发生器Word文档下载推荐.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
3.掌握555定时器的方波发生电路、积分电路。
四、课程设计的主要内容和要求
1.主要内容:
利用555定时器设计并制作波形信号发生器;
2.设计要求:
设计一个波形信号发生器,能够产生方波、三角波,正弦波三种波形。
五、工作进度安排
时间
地点
设计内容及要求
12.26
分组与任务分配,查阅相关资料
12.27-12.28
设计电路图并仿真验证
12.29
焊接电路实物图并调试
12.30
撰写课程设计报告,制作答辩PPT,进行答辩
六、主要参考文献
[1]童诗白、华成英.模拟电子技术基础[M].4版.北京:
高等教育出版社,2006
[2]黄智伟.基于NIMultisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M].4版.北京:
电子工业出版社,2001
[3]闫石.数字电子技术基础[M].5版.北京:
高等教育出版社,2005
审核批准意见
系主任(签字) 年 月 日
指导教师评语及成绩评定表
指导教师评语
成绩
设计过程
(40分)
设计报告
(50分)
小组答辩
(10分)
总成绩
(100分)
指导教师签字:
年月日
基于555定时器的波形发生器
摘要
各种电器设备要正常工作,常常需要各种波形信号的支持。
电器设备中常
用的信号有正弦波、矩形波、三角波等。
在电器设备中,这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。
这种能够产生多种波形,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。
函数信号发生器产生的各种波形能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。
例如设计和测试、汽车制造、生物医药、传感器仿真、制造模型等。
在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
关键字:
正弦波,矩形波,三角波,函数信号发生器
一设计要求
1、在给定的±
6V直流电源电压条件下,使用555芯片和设计并制作一个波形信号发生电路。
2、可以产生方波、三角波、正弦波三种波形。
二设计方案与论证
方案一
主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过RC电桥可产生正弦波,通过滞回比较器能调出方波,并再次通过积分电路就可以调试出三角波,此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,是一个优秀的可实现的方案。
方案二
利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器。
8038集成函数发生器是一种多用途的波形发生器,可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波,其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节,所以是压控集成信号产生器。
由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制,所以电容C两端电压uc的变化与时间成线形关系,从而可以获得理想的三角波输出。
8038电路中含有正弦波变换器,故可以直接将三角波变成正弦波输出。
另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。
该方案的特点是十分明显的:
⑴线性良好、稳定性好;
⑵频率易调,在几个数量级的频带范围内,可以方便地连续地改变频率,而且频率改变时,幅度恒定不变;
⑶不存在如文氏电桥那样的过渡过程,接通电源后会立即产生稳定的波形;
⑷三角波和方波在半周期内是时间的线性函数,易于变换其他波形。
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555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,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。
三设计原理及电路图
如下图所示电路可产生方波并输出。
其中555定时器接成多谐振荡器工作形式,C2为定时电容,C2的充电回路是R2→R3→RP→C2;
C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚(放电管)。
由于R3+RP>
>
R2,所以充电时间常数与放电时间常数近似相等,由IC的3脚输出的是近似对称方波。
按图所示元件参数,其频率为1kHz左右,调节电位器RP可改变振荡器的频率。
产生方波,如图3.1所示:
图3.1
方波信号经R4、C5积分网络后,输出三角波,如图3.2所示:
图3.2
三角波再经R5、C6积分网络,输出近似的正弦波,如图3.3所示:
图3.3
如图所示电路可同时产生方波、三角波、正弦波并输出,该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便。
其产生的波形顺序如图3.4所示:
图3.4
四元器件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注
1
发光二极管
VD
1
2
电阻R1
510Ω
3
电阻R2
1KΩ
4
电阻R3
62KΩ
5
电阻R4
10KΩ
6
电阻R5
7
电阻R6
8
滑动变阻器RP
20KΩ
9
555芯片
ICNE555
10
瓷片电容C1
100μ
11
瓷片电容C4
10μ
12
瓷片电容C2
0.01μ
13
瓷片电容C3
14
瓷片电容C5
0.47μ
15
瓷片电容C6
0.1μ
16
瓷片电容C7
表4.1
五元器件识别与检测
5.1电阻
1.电阻的识别
单位:
欧姆(Ω)
1MΩ=1000kΩ1kΩ=1000Ω
2.电阻的种类:
贴片电阻、金属膜电阻、碳膜电阻、水泥电阻、特殊电阻
(1)贴片电阻:
符号:
“R”,“RN”(黑底白字),贴片电阻分为单个贴片电阻和排阻
2)金属膜电阻:
“RJ”,外型小,功率小。
(3)碳膜电阻:
“RT”,外型大,功率大一些。
(4)水泥电阻:
外型更大,功率最大,5W,10W
3、读取阻值:
贴片电阻上面字如:
103、472等,数值的前两位是有效数,第三位是倍数:
103有效数是10,3是倍数,它的阻值是10Ω*103=10kΩ
472有效数是47,2是倍数,它的阻值是10Ω*102=4.7kΩ
四位数电阻:
前三位为有效数,第四位为倍数
含有字母的电阻:
R39、3R3,R在这里是小数点的意思。
色环电阻读取阻值:
四道色环,一、二道为有效数,三道为倍数,四道为误差值R=AB*10C
5.2芯片
555定时器的功能:
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。
3脚:
输出端Vo2脚:
低触发端
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。
6脚:
TH高触发端
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。
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。
Vi1(TH):
高电平触发端,简称高触发端,又称阈值端,标志为TH。
555定时器内含一个由三个阻值相同的电阻R组成的分压网络,产生
VCC和
VCC两个基准电压;
两个电压比较器C1、C2;
一个由与非门G1、G2组成的基本RS触发器(低电平触发);
放电三极管T和输出反相缓冲器G3。
是复位端,低电平有效。
复位后,基本RS触发器的
端为1(高电平),经反相缓冲器后,输出为0(低电平)。
分析555定时器的内部电路图可知:
在555定时器的VCC端和地之间加上电压,并让VCO悬空,则比较器C1的同相输入端接参考电压
VCC,比较器C2反相输入端接参考电压
VCC,为了学习方便,我们规定:
当TH端的电压>
VCC时,写为VTH=1,当TH端的电压<
VCC时,写为VTH=0。
当
端的电压>
VCC时,写为VTR=1,当
端的电压<
VCC时,写为VTR=0。
低触发:
当输入电压Vi2<
VCC且Vi1<
VCC时,VTR=0,VTH=0,比较器C2输出为低电平,C1输出为高电平,基本RS触发器的输入端
=0、
=1,使Q=1,
=0,经输出反相缓冲器后,VO=1,T截止。
这时称555定时器“低触发”;
保持:
若Vi2>
VCC,则VTR=1,VTH=0,
=
=1,基本RS触发器保持,VO和T状态不变,这时称555定时器“保持”。
高触发:
若Vi1>
VCC,则VTH=1,比较器C1输出为低电平,无论C2输出何种电平,基本RS触发器因
=0,使
=1,经输出反相缓冲器后,VO=0;
T导通。
这时称555定时器“高触发”。
VCO为控制电压端,在VCO端加入电压,可改变两比较器C1、C2的参考电压。
正常工作时,要在VCO和地之间接0.01μF(电容量标记为103)电容。
放电管Tl的输出端Dis为集电极开路输出。
555定时器的控制功能说明见表5.1:
输入
输出
TH
VO
Dis
×
L
导通
<
VCC
H
截止
不变
表5.1
555定时器的内部电路结构如下图5.2所示:
图5.2
555定时器的内部电路框图及逻辑符号和管脚排列分别如下图5.3所示:
图5.3
六软件编程与调试
(一)进行MULTISIM电路实验仿真,仿真波形如下图6.1所示:
图6.1
(二)三角波仿真,如下图6.2所示:
、
图6.2
(三)正弦波仿真,如下图6.3所示:
图6.3
总结与致谢
参考文献
实物图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 555 定时器 波形 信号发生器
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)