555定時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)）8第四節(jié)由三角波輸出正弦波10第三章 555 定時(shí)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(jié)18附錄及參考文獻(xiàn)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(xiàn)23摘要各種電器設(shè)備要正常工作，常常需要各種波形信號(hào)的支持。電器設(shè)備中常用的信號(hào)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(hào)是由波形產(chǎn)生和變換電路來(lái)提供的。波形產(chǎn)生電路是一種不需外

2、加激勵(lì)信號(hào)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(chēng)為振蕩器或波形發(fā)生器。在生產(chǎn)實(shí)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(lái)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(chēng)為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。波形發(fā)生器通過(guò)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(cè)量、通信、自動(dòng)控制和熱加工、音視頻設(shè)備及數(shù)字系統(tǒng)等對(duì)各種信號(hào)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(hào)或脈沖信號(hào)運(yùn)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(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(jì)算、信號(hào)、發(fā)生器等。第一章方案提出三種波形都是比較簡(jiǎn)單且常見(jiàn)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(guò)來(lái)再輸出另外兩種波形; 可以用集成芯片，同時(shí)也可以用運(yùn)用各種元器件來(lái)實(shí)現(xiàn)振蕩電路。（ 1 ）利用專(zhuān)用直接數(shù)字合成芯片的函數(shù)發(fā)生器。（ 2 ）可以選用專(zhuān)門(mén)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，如8038（ 3 ）由 555 定時(shí)器所構(gòu)成的多諧振動(dòng)器產(chǎn)生方波, 方波經(jīng)過(guò)積分器的作用產(chǎn)生三角波，三角波在經(jīng)過(guò)差分放大電路的非

4、線性轉(zhuǎn)換為正弦波。比較以上幾種方案：（ 1 ）方案比較簡(jiǎn)單同時(shí)也能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率。但成本較高。（ 2 ）它們雖然能夠甚好的實(shí)現(xiàn)波形的產(chǎn)生但是功能較少，太單一。（ 3 ）過(guò)程相對(duì)來(lái)說(shuō)比較繁瑣，但是思路很明亮，同時(shí)，555 定時(shí)器所構(gòu)成的多諧振動(dòng)器產(chǎn)生方波是一種和常用的信號(hào)產(chǎn)生器，很具有實(shí)用價(jià)值，同時(shí)，也很容易買(mǎi)到，同時(shí)選用改進(jìn)的555 多諧振蕩形式產(chǎn)生方波可以通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的阻值來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)生方波的頻率，產(chǎn)生的方波經(jīng)過(guò)積分器的作用產(chǎn)生三角波，三角波在經(jīng)過(guò)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(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)，可以有效地抑制零點(diǎn)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(gè)人而言，選擇第三種方案。用改進(jìn)過(guò)的555 多諧振蕩形式產(chǎn)生方波，經(jīng)過(guò)積分器的作用產(chǎn)生三角波，三角波在經(jīng)過(guò)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(shí)器構(gòu)成多諧振動(dòng)器、積分器、差分放大電路。第一節(jié)系統(tǒng)組成框圖555 定時(shí)器積網(wǎng)絡(luò)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(shí)器構(gòu)成多諧振動(dòng)器產(chǎn)生方波（如下圖）圖 2.2.1方波產(chǎn)生電路當(dāng)電容c2 被充電時(shí)， 2 和 6 引腳的電壓都上升，此時(shí)二極管D1 導(dǎo)通，接通 +12V 電源后，電容C 被充電， Vc

6、 上升，當(dāng)Vc 上升到 2Vcc/3 時(shí)，觸發(fā)器被復(fù)位，同時(shí)放電BJT T 導(dǎo)通，此時(shí)輸出電平Vo 為低電平，電容C 通過(guò) R2 和 T 放電，使Vc 下降。當(dāng)Vc 下降到 Vcc/3 時(shí)，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(shí)說(shuō)分的總阻值設(shè)為R1 放電 ,放電所需的時(shí)間為：tPL=R1 C ln2 0.71RC；當(dāng) C 放電結(jié)束時(shí)，T 截止， Vcc 將通過(guò) 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(shí)間為tPH=R2Cln2 0.7R2C ；當(dāng) Vc 上升到 2Vc

7、c/3時(shí)，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(gè)周期性的方波，其頻率為f=1 / (tPL+tPH) 1.43 / (R1 +R2 ) C穩(wěn)態(tài)時(shí)555 電路輸入端處于電源電平，內(nèi)部放電開(kāi)關(guān)管T 導(dǎo)通，輸出端Vo輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)加到Vi端。并使2 端電位瞬時(shí)低于1/3Vcc，低電平比較器動(dòng)作，單穩(wěn)態(tài)電路即開(kāi)始一個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)程，電容C 開(kāi)始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。當(dāng)Vc充電到2/3Vcc時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開(kāi)關(guān)管T 重新導(dǎo)通，電容C 上的電荷很快經(jīng)放電開(kāi)關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)定，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來(lái)到作好準(zhǔn)備。波

8、形圖見(jiàn)圖2.2.2 。圖 2.2.2同時(shí)電路的頻率可以通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R21 、 R22 、 R23 來(lái)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(jìn)行調(diào)節(jié)。第三節(jié)由方波輸出為三角波（利用積分器來(lái)實(shí)現(xiàn)）圖 2.3.1 波形發(fā)生器及圖形如上圖是一個(gè)由方波轉(zhuǎn)換為三角波的電路圖及其輸出波形當(dāng) A 很大時(shí)，運(yùn)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(guò)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(dāng)為固定值時(shí)上式表明 輸出電壓按一定比例隨時(shí)間作直線上升或下降。當(dāng)形波時(shí)， 便成為三角波。為矩此外，由于電容和滑動(dòng)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(shí)候也能適當(dāng)調(diào)整，同時(shí)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，傳輸特性曲線的表達(dá)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(dāng)量，當(dāng)室溫為25oc 時(shí)，26mV 。如果 Uid 為三角波，設(shè)表達(dá)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(shí)，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。2Vcc1Vc

10、c（ 2）當(dāng) vI1 3，vI2 3時(shí)，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(shí)，比較器 C1（ 3）當(dāng) 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(chēng)為高觸發(fā)端（TH ）。2Vcc3 ）時(shí)，定時(shí)器輸出低電平，1Vcc因?yàn)橛|發(fā)輸入端(vI2) 為低電平（ 3）時(shí)，定時(shí)器輸出高電平，因此也將該端稱(chēng)為低觸發(fā)端（TL ）。如果在電壓控制端（5 腳）施加一個(gè)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(yīng)的閾值、觸發(fā)電平也將隨之變化，并進(jìn)而影響電路的工作狀態(tài)。另外， RD 為復(fù)位輸入端，當(dāng)RD 為低電平時(shí)，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(jí)別最高。正常工作時(shí)，一般應(yīng)將其接高電平。表 3.3.3 555 定時(shí)器功能表閾值輸入 (vI1 )觸發(fā)輸入 (vI2)復(fù)位 (RD)輸出 (vO)放電管 T00導(dǎo)通 2 Vcc 2 Vcc 1 Vcc10導(dǎo)通33 1Vcc1不變不變33第四章元件清單符號(hào)類(lèi)型數(shù)目R22 R23R1,R2,R3R4R6,R7R13R5R25R8， R9R10,R11D1， D2AQ1,Q2,Q3,Q4C1,

12、C2,C3,C5C4C6,C7,C8NE555可調(diào)電阻電阻可調(diào)電阻電阻電阻滑動(dòng)電阻滑動(dòng)電阻電阻電阻二極管運(yùn)放三極管電容電容電容555 計(jì)時(shí)器2312111222144131第五章總結(jié)經(jīng)過(guò)這些天的課程設(shè)計(jì)，使我明白課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)和綜合，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還很多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都容易懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)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(shí)和綜合素質(zhì)。在這次的設(shè)計(jì)中雖然遇到了很多的問(wèn)題，認(rèn)識(shí)了一些以前不了解或

13、者不知道的元件，有些雖然沒(méi)有用到，但是學(xué)習(xí)是無(wú)限的，雖然第一次做課程設(shè)計(jì)有很多困難，但是，當(dāng)自己搞成的時(shí)候有無(wú)比的喜悅，一種很自豪的感覺(jué)。我感覺(jué)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)習(xí)知識(shí)的運(yùn)用和個(gè)人自己的能力的全面體現(xiàn)，體現(xiàn)了一個(gè)人學(xué)以致用的能力。只有在真正的運(yùn)用中才能更好的掌握知識(shí)，這樣的學(xué)習(xí)才會(huì)有效率，才能長(zhǎng)久的記憶。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)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(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)

14、到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。同時(shí)，通過(guò)對(duì)多種方案的分析討論讓我們明白在對(duì)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(xiàn)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(chēng)這種電路為多諧振蕩器。它常常用,只具有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài),在自身因素的作用下 ,電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來(lái)回轉(zhuǎn)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(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器如圖 6.1.1為 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器，接通 VCC 后，VCC經(jīng) R1 和 R2 對(duì) C 充電。當(dāng) uc 上升到 2VCC/3 時(shí)， uo=0 ， T 導(dǎo)通，C 通過(guò) R2 和 T 放電， uc 下降。當(dāng)uc 下降到 VCC/3 時(shí)， uo 又由 0變?yōu)?1 ，T 截止，VCC 又經(jīng) R1 和 R2 對(duì) C 充電。如此重復(fù)上述過(guò)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(shí)間：t電容 C 放電時(shí)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