方波發(fā)生器以及一階RC濾波器

1、方波發(fā)生器以及一階RC濾波器一、實(shí)驗(yàn)任務(wù)（1）用555設(shè)計(jì)一個頻率為1k占空比為50%的方波發(fā)生器。（2）設(shè)計(jì)截止頻率為1.6K的一階RC低通濾波對（1）中的方波進(jìn)行 濾波。二、實(shí)驗(yàn)原理1、555定時器的電路結(jié)構(gòu)與功能555定時器是一種多用途的數(shù)字一一模擬混合集成電路，利用它 能既方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使 用靈活、方便，所以555定時器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、 家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用。其內(nèi)部原理圖如下圖所示，其中（1）腳接地，（2）腳觸發(fā)輸入，（3）腳 輸出，（4）腳復(fù)位，腳控制電壓，腳閾值輸入，腳放電端， 腳電源。1 腳 gn

2、d,2 腳 tri,3 腳 out,4 腳 rst,5 腳 con,6 腳 thr,7 腳 dis,8 腳 VccrpI 5kQ)| n skQ吃Fc(TR) i.! 5kQTeX31I555定時器工作時過程分析如下: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，比較器C1輸出低電平，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，定時器輸出低電平。當(dāng)VI1V2/3VCC，VI21/3VCC時，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

3、狀態(tài)不變，555定時器輸出狀 態(tài)保持不來。當(dāng)VI12/3VCC，VI2V1/3VCC時，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，定時器輸出高電平。當(dāng)VIK2/3VCC, VI2V1/3VCC時，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，定時器輸出高電平。用圖表表示:輸 A輸出復(fù)位旬unu12輸出此晶體管T0XX0導(dǎo)通10導(dǎo)通1她1截止11杲持保持555設(shè)計(jì)方波信號發(fā)生器如圖所示多諧振藩器電路tb）工作波形峭圖62多造振蕩新電路和工作波形R1, R2和C是外接定

4、時元件，電路中將高電平觸發(fā)端（6腳）和低 電平觸發(fā)端（2腳）并接后接到R2和C的連接處，將放電端（7腳） 接到R1，R2的連接處。由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓uc為低電 平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā)端與低電平觸發(fā)端均為低電平， 輸出uo為高電平，放電管VT截止。這時，電源經(jīng)R1，R2對電容C 充電，使電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc上升到（2/3）Vcc時，輸 出uo為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把ucM（ 1/3）Vcc上升到（2/3） Vcc這段時間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時間TPH的長短 與電容的充電時間有關(guān)。充電時間常數(shù)T充二（R1 + R2） C。

5、接成占空比可調(diào)方波發(fā)生器分析：T 充=（R1+R2）Cln2 ， T 放二R2Cln2占空比50%,要求充電時間等于放電時間，則將沖放電的電路分開， 使得T充二R1Cln2，T放二R2Cln2，R1=R2,同時利用二極管的單向 導(dǎo)通性，構(gòu)建充電與放電的回路。周期 T=（R1+R2）Cln2，頻率 f=1/T=1kHz取 C=220nF，R1=3.3KQ，R2=3.3KQ電路圖如下所示：R15.1kVO利用multism仿真得到的電路圖如下所示可以將R1, R2部分換成電位器，做成頻率和占空比可調(diào)的方波發(fā)生器。仿真結(jié)果如下:可見占空比為50%，頻率為1KHZ。一階低通濾波器的設(shè)計(jì)一階低通濾波器的

6、傳輸函數(shù)H （，。）=RC1，。+11RC低通濾波器下降到中頻增益的0.707倍，計(jì)算幅度譜I H(jQ ) | 二 ：1, 2得截止角頻率q = 2n f =冒所以一階低通濾波器截止頻率f =L = 1.6 KHzs i 2 兀 R1C1設(shè)計(jì)截止頻率為1.6KHz的低通濾波器，則令C =0.1得r = 1KQ三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、電路仿真n.3R3.1實(shí)用文檔,XSC1R2 3.3gU2555 TIMBRRATEDLV1 m5 vW-IExt警10D2 A1N120CD1 C1N1200CVCC+RST OUTDISigTHR，C2 =F220nFC1Tl-10nFTRICONGND_C3 -1- 100nF5o2.5m7.5m10.0mTransient Analysis5.0mTime (S)圖中紅線表示方波發(fā)生器產(chǎn)生的方波，藍(lán)線表示經(jīng)過RC低通濾波器 后的輸出信號。2、焊接電路3、實(shí)際電路測試給實(shí)驗(yàn)板接入+5V直流電壓，連接好電路，接好示波器探針。圖為方