電子專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)

1、電子專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)課題一：信號(hào)發(fā)生器一：實(shí)驗(yàn)原理一、信號(hào)發(fā)生器基本原理函數(shù)發(fā)生器是能產(chǎn)生多種波形的信號(hào)發(fā)生器。如產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、鋸齒波、階梯波和調(diào)頻、調(diào)幅等調(diào)制波形。一般至少要求產(chǎn)生三角波、方波和正弦波。產(chǎn)生各種信號(hào)波形的方法很多，其電路主要由振蕩器、波形變換器和輸出電路三個(gè)部分組成。如圖1.1.1。圖1 函數(shù)發(fā)生器框圖振蕩電路主要產(chǎn)生具有一定頻率要求的信號(hào)。它決定了函數(shù)發(fā)生器的輸出信號(hào)的頻率調(diào)節(jié)范圍、調(diào)節(jié)方式和頻率的穩(wěn)定度；在要求不高的場(chǎng)合，電路往往以需要產(chǎn)生的波形中的一種信號(hào)作為振蕩信號(hào)。常用的振蕩器有脈沖振蕩器和正弦波振蕩器。該部分主要考慮信號(hào)頻率調(diào)節(jié)范圍和頻率的穩(wěn)定度。波形

2、變換器功能是對(duì)振蕩源產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行變換和處理，形成各種所需的信號(hào)波形。重點(diǎn)考慮波形的失真問題，通過采取各種措施盡可能使波形失真減少。輸出電路是對(duì)各路波形信號(hào)進(jìn)行幅度均衡和切換，并完成信號(hào)幅度的調(diào)節(jié)、功能；重點(diǎn)考慮輸出端的特性，如輸出波形的最大幅值、輸出功率和輸出阻抗等。二、555芯片工作原理555定時(shí)器由3個(gè)阻值為5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管TD和緩沖反相器G4組成。虛線邊沿標(biāo)注的數(shù)字為管腳號(hào)。其中，1腳為接地端；2腳為低電平觸發(fā)端，由此輸入低電平觸發(fā)脈沖；6腳為高電平觸發(fā)端，由此輸入高電平觸發(fā)脈沖；4腳為復(fù)位端，輸入負(fù)脈沖（或使其電壓低于0.7

3、V）可使555定時(shí)器直接復(fù)位；5腳為電壓控制端，在此端外加電壓可以改變比較器的參考電壓，不用時(shí)，經(jīng)0.01uF的電容接地，以防止引入干擾；7腳為放電端，555定時(shí)器輸出低電平時(shí)，放電晶體管TD導(dǎo)通，外接電容元件通過TD放電；3腳為輸出端，輸出高電壓約低于電源電壓1V3V，輸出電流可達(dá)200mA，因此可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、發(fā)光二極管、指示燈等；8腳為電源端，可在5V18V范圍內(nèi)使用。圖2 555芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖555定時(shí)器工作時(shí)過程分析如下：5腳經(jīng)0.01uF電容接地，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低

4、電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器置0，G3輸出高電平，放電三極管TD導(dǎo)通，定時(shí)器輸出低電平。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時(shí)器輸出狀態(tài)保持不來。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。二：實(shí)驗(yàn)電路圖及數(shù)

5、據(jù)處理一、實(shí)驗(yàn)方案原理框圖 圖3 方波、三角波、正弦波、信號(hào)發(fā)生器的原理框圖首先由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生方波，然后由積分電路將方波轉(zhuǎn)化為三角波，最后用低通濾波器將方波轉(zhuǎn)化為正弦波，但這樣的輸出將造成負(fù)載的輸出正弦波波形變形，因?yàn)樨?fù)載的變動(dòng)將拉動(dòng)波形的崎變。二、 方波發(fā)生電路的工作原理圖4 由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器 利用555與外圍元件構(gòu)成多諧振蕩器，來產(chǎn)生方波的原理。用555定時(shí)器組成的多諧振蕩器如圖3所示。接通電源后，電容C2被充電，當(dāng)電容C2上端電壓Vc升到2Vcc/3時(shí)使555第3腳V0為低電平，同時(shí)555內(nèi)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C2通過R3、Rp放電，Vc下降。當(dāng)V

6、c下降到Vcc/3時(shí)，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C2放電所需的時(shí)間為tpL= ( R3 +Rp) C2ln2 (3-1) 當(dāng)放電結(jié)束時(shí)，T截止，Vcc將通過R1、R3、Rp 向電容器C2充電，Vc由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的時(shí)間為tpH= (R1+R3+ Rp) C2ln2=0.7( R1+R3+ Rp) C2 (3-2) 當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個(gè)周期性的矩形波。電路的工作波形如圖4，其震蕩頻率為f=1/（tpL+tpH）=1.43/(R1+2R3+2Rp) C2 (3-3) 圖5 由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器工作波

7、形三、 方波-三角波轉(zhuǎn)換電路的工作原理 圖6 積分電路產(chǎn)生三角波 RC積分電路是一種應(yīng)用比較廣泛的模擬信號(hào)運(yùn)算電路。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，常用積分電路作為調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。此外，RC積分電路還可以用于延時(shí)、定時(shí)以及各種波形的產(chǎn)生或變換。由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器輸出的方波經(jīng)C4耦合輸出，如圖5所示為RC積分電路，再經(jīng)R與C積分，構(gòu)成接近三角波。其基本原理是電容的充放電原理。 四、三角波-正弦波轉(zhuǎn)換電路的工作原理圖7 三角波產(chǎn)生正弦波原理圖原理：采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波。五、課題一總電路圖圖8 由555組成的多種信號(hào)發(fā)生器總電路圖的原理：555定時(shí)器接成多諧振蕩器工作形式，C2為定時(shí)電容，C2的充電回路是R2R3RPC2；C2的放電回路是C2RPR3IC的7腳(放電管)。由于R3+RPR2，所以充電時(shí)間常數(shù)與放電時(shí)間常數(shù)近似相等，由IC的3腳輸出的是近似對(duì)稱方波。按圖所示元件參數(shù)，其頻率為1kHz左右，調(diào)節(jié)電位器RP可改變振蕩器的頻率。方波信號(hào)經(jīng)R4、C5積分網(wǎng)絡(luò)后，輸出三角波。三角波再經(jīng)R5、C6