电子技术课程设计报告_波形产生及变换

电子技术课程设计报告

——波形产生及变换

姓名：Frege

专业班级：电气合1402

所属学院：电气工程与自动化学院

指导老师：***

2016 年 7 月 1 日

波形产生与变换电路的设计

摘要

波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求。本文利用555定时器构成多谐振荡器产生方波，然后分别通过积分、滤波电路输出三角波、正弦波、三倍频率正弦波。放大器件为LM324N四路放大器，以积分、傅立叶分解等为理论基础，通过运放构成的各种滤波电路对方波进行各种波形变换。它的制作成本不高，电路简单，使用方便，有效的节省了人力，物力资源，具有实际的应用价值。实验包括仿真与实际连线两步，仿真采用Multisim仿真软件，连线采用面包板。

关键词：555定时器；LM324N四路放大器；Multisim仿真；面包板接线

The design of the signal and conversion

circuit

Abstract

Waveform generators are widely used in major universities and research establishments. With advances in technology, social development, a single waveform generator already cannot satisfy people's needs. In this paper constitutes a 555 timer multivibrator generating a square wave, then respectively through integral, filter circuit and output triangle wave, sine wave, triple frequency sine wave. Amplifying device is LM324N, based on the theory of integral, Fourier decomposition and so on, through the op-amp composition of various filter circuit wave for the various waveform transformation. Its production cost is not high, the circuit is simple, easy to use, effectively saving manpower, material resources, have practical value. Experiments include simulation and actual connection step, simulation using Multisim simulation software, connect using breadboard.

Keywords: 555 timer; LM324N four-way amplifier; Multisim simulation;

breadboard connection

目录

1 设计指标及要求 (1)

2 设计思路及系统框图 (1)

2.1 设计思路 (1)

2.2 系统框图 (1)

3 各单元硬件电路设计 (2)

3.1 555定时器 (2)

3.1.1 555定时器电路组成： (2)

3.1.2 555定时器引脚的作用： (2)

3.1.3 555定时器基本功能 (3)

3.2 方波产生电路 (4)

3.3 三角波产生电路 (5)

3.4 正弦波产生电路 (6)

3.5 三次正弦波发生电路 (7)

4 完整电路图及其仿真 (8)

5 面包板接线图及实验结果分析 (9)

6 元器件清单 (11)

7 心得体会 (11)

1 设计指标及要求

设计一波形产生变换电路，输出方波、三角波、正弦基波和正弦三次谐波。

要求：

1、频率范围1k——10k。

2、输出信号峰峰值不小于1V。

3、信号失真要小。

4、使用集成模块555定时器和LM324运放，在面包板上实现设计功能。

5、用面包板插接电路，示波器显示波形。

2 设计思路及系统框图

2.1 设计思路

本次设计的基本思路是采用555定时器构成多谐振荡器产生方波，然后分别通过积分、低通滤波、带通滤波电路输出三角波、正弦波、三倍频率正弦波。

对555定时器输出的波形进行积分运算可以得到三角波，所以三角波可以通过将555定时器产生的方波通过无源RC积分电路得到的，但是无源积分电路对于信号的衰减比较严重，因此需要在RC积分电路的输出端接一个反相放大器，把波形放大到合适的幅值。

对方波进行傅立叶变换，可以把方波分解为一系列频率是基波频率奇数倍的正弦函数，采用低通滤波器可以得到的正弦波。

将方波中的基波和三次以上的谐波滤除，只保留三次谐波部分，即可得到相应的正弦三次谐波。

2.2 系统框图

系统设计框图如图2-1所示：

图2-1 系统框图

3 各单元硬件电路设计

3.1 555定时器 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。本实验通过将

555接成自激多谐振荡器产生方波。

3.1.1 555定时器电路组成：

（1）图3-1为555集成定时器555定时器的内部逻辑图，其由五个组成；

（2）由三个阻值为5k Ω的电阻组成的分压器；

（3）两个电压比较器C1和C2：v+＞v －时vo=1；v+＜v －时vo=0。

（4）基本RS 触发器；

（5）放电三极管T 及缓冲器G 。

图3-1 555定时器的内部逻辑图

3.1.2 555定时器引脚的作用： 1引脚：接地端，与地相接； T v o v IC v I1 v I2

v o ’

C 1 C 2 + -

- + (1) (2) (3) (4)

(5)

(6) (7) R S & 5 k Ω

5 k Ω 5 k Ω & & 1 R D V C (8) G