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5第一節(jié)系統(tǒng)組成框圖5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)）8第四節(jié)由三角波輸出正弦波10第三章 555 定時器的介紹12第一節(jié)電路組成12第二節(jié)引腳的作用14第三節(jié)基本功能15第四章 元件清單16第五章 總結18附錄及參考文獻19第一節(jié)附錄19一 多諧振蕩器產(chǎn)生矩形脈沖波的自激振蕩器19二 電路原理圖21第二節(jié)參考文獻23摘要各種電器設備要正常工作，常常需要各種波形信號的支持。電器設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)生電路是一種不需外

2、加激勵信號就能將直流能源轉化成具有一定頻率、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)實踐和科技領域中有著廣泛的應用。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)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、

3、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學等領域內(nèi)，如高頻感應加熱、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)過差分放大電路的非

4、線性轉換為正弦波。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)生方波可以通過調節(jié)可調電阻的阻值來調節(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

5、波變換成正弦波。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555 定時器積網(wǎng)絡分差分放大電路方波三角波正弦波第二節(jié)方波的產(chǎn)生圖 2.1.1 總體框圖有 555 定時器構成多諧振動器產(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 導通，接通 +12V 電源后，電容C 被充電， Vc

6、 上升，當Vc 上升到 2Vcc/3 時，觸發(fā)器被復位，同時放電BJT T 導通，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 翻轉為高電平。電容器C 經(jīng) R2 ， R23 ， R21 他們此時說分的總阻值設為R1 放電 ,放電所需的時間為：tPL=R1 C ln2 0.71RC；當 C 放電結束時，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=R2Cln2 0.7R2C ；當 Vc 上升到 2Vc

7、c/3時，觸發(fā)器又發(fā)生翻轉，如此周而復始，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 / (R1 +R2 ) C穩(wěn)態(tài)時555 電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開關管T 導通，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，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開關管T 重新導通，電容C 上的電荷很快經(jīng)放電開關管放電，暫態(tài)結束，恢復穩(wěn)定，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好準備。波

8、形圖見圖2.2.2 。圖 2.2.2同時電路的頻率可以通過調節(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)進行調節(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。當形波時， 便成為三角波。為矩此外，由于電容和滑動變阻器的存在，使得輸出的三角波在

9、輸入矩形波頻率一定的時候也能適當調整，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波形轉換分析表明，傳輸特性曲線的表達式為：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 3，vI2 3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 導通，輸出端vO 為低電平。2Vcc1Vc

10、c（ 2）當 vI1 3，vI2 3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。2Vcc1Vcc 時，比較器 C1（ 3）當 vI1 3輸出高電平， C2 也輸出高電平，即基本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 （ 因此也將該端稱為高觸發(fā)端（TH ）。2Vcc3 ）時，定時器輸出低電平，1Vcc因為觸發(fā)輸入端(vI2) 為低電平（ 3）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0 VCC

11、之間），比較器的參考電壓將發(fā)生變化，電路相應的閾值、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，一般應將其接高電平。表 3.3.3 555 定時器功能表閾值輸入 (vI1 )觸發(fā)輸入 (vI2)復位 (RD)輸出 (vO)放電管 T00導通 2 Vcc 2 Vcc 1 Vcc10導通33 1Vcc1不變不變33第四章元件清單符號類型數(shù)目R22 R23R1,R2,R3R4R6,R7R13R5R25R8， R9R10,R11D1， D2AQ1,Q2,Q3,Q4C1,

12、C2,C3,C5C4C6,C7,C8NE555可調電阻電阻可調電阻電阻電阻滑動電阻滑動電阻電阻電阻二極管運放三極管電容電容電容555 計時器2312111222144131第五章總結經(jīng)過這些天的課程設計，使我明白課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗和綜合，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次課程設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還很多，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。通過這次課程設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。在這次的設計中雖然遇到了很多的問題，認識了一些以前不了解或

13、者不知道的元件，有些雖然沒有用到，但是學習是無限的，雖然第一次做課程設計有很多困難，但是，當自己搞成的時候有無比的喜悅，一種很自豪的感覺。我感覺設計是對學習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，這樣的學習才會有效率，才能長久的記憶。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，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，相信會對今后的學習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

14、到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次課程設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,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)之間來回轉換。電路組成及其工作原理：VCCucR18

15、42VCC/3VCC/373uo0tR26555uouc25C10.01 F0tP1tP2t(a)電路(b) 工作波形圖 6.1.1用 555 定時器構成的多諧振蕩器如圖 6.1.1為 555定時器構成的多諧振蕩器，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)?1 ，T 截止，VCC 又經(jīng) R1 和 R2 對 C 充電。如此重復上述過程，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電路電容 C 充電時間：t電容 C 放電時間：tw10.7(R1R2 )Cw20.7R2C電路諧撼振頻率f 的估算：振蕩周期為： T0.7( R1 2R2 )Cf111.43T0.7( R12R2 )( R12R2 )C振蕩頻率為：Dt w10.7( R1R2 )CR1R