555定时器构成的方波、三角波、正弦波发生器-设计报告.

目录

1 设计任务与要求 (1)

2 设计方案 (1)

2.1 设计思路 (1)

2.1.1 方案一原理框图 (1)

2.1.2 方案二原理框图 (2)

2.2 函数发生器的选择方案 (2)

2.3 实验器材 (3)

3 硬件电路设计 (4)

3.1 555定时器的介绍 (4)

3.2 电路组成 (4)

3.3 引脚的作用 (5)

3.4 基本功能 (5)

4 主要参数计算与分析 (7)

4.1 由555定时器产生方波 (7)

4.2 由方波输出为三角波 (9)

4.3 由三角波输出正弦波 (10)

5 软件设计 (12)

5.1 系统组成框图 (12)

5.2 元件清单 (12)

6 调试过程 (12)

6.1 方波---三角波发生电路的安装与调试 (12)

6.1.1 按装方波——三角波产生电路 (12)

6.1.2 调试方波——三角波产生电路 (12)

6.2 三角波---正弦波转换电路的安装与调试............ 错误!未定义书签。

6.2.1 按装三角波——正弦波变换电路 ............. 错误!未定义书签。

6.2.2 调试三角波——正弦波变换电路 ............. 错误!未定义书签。

6.2.3 总电路的安装与调试 ....................... 错误!未定义书签。

6.2.4 调试中遇到的问题及解决的方法 ............. 错误!未定义书签。

7 结论 ................................................ 错误!未定义书签。

8 附录 (13)

8.1 用mulstisim 12设计的方波仿真电路图如图8-1 (13)

8.2 用mulstisim 12设计的三角波仿真电路图如图8-3 (14)

8.3 用mulstisim 12设计的正弦波仿真电路图如图8-5 (14)

8.4 电源参考电路图 (15)

参考文献 ............................................... 错误!未定义书签。

1 设计任务与要求

(1) 555定时器构成的方波发生器电路输出频率范围：

10-1KH可调；占空比0-100%连续可调；

输出方波Vp_p<=12v;

输出三角波Vp-p>0.2v;

输出正弦波Vp-p<1v;

(2)写出详细的电路工作原理、参数计算；

(3)画出仿真电路图；

(4)仿真测试并记录结果：

A.输出方波的仿真结果；

B.输出三角波的仿真结果；

C.输出正弦波的仿真结果；

(5)设计以上电路工作电源：

A.画出电源电路图；

B.写出电源电路工作原理、参数计算；

(6)制作实物；

2 设计方案

2.1 设计思路

2.1.1 方案一原理框图

图2-1 方波、三角波、正弦波信号发生器的原理框图

首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波，然后由积分电路将方波转化为三角波，最后用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形，因为负载的变动将拉动波形的崎变。

2.1.2 方案二原理框图

图2-2 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图

RC 正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过RC 正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。

2.2 函数发生器的选择方案

函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同，有产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管)，也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术，本课题未采用单片函数发生器模块8038。

方案一的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来

正弦波 方波 三角波

积分电路

RC 正弦波振荡电路电压比较器

调整。而方案二，关于三角波的缺陷，不是能很好的处理，且波形质量不太理想，且频率调节不如方案一简单方便。综上所述，我们选择方案一。

2.3 实验器材

电阻，555定时器，滑动变阻器，电容，电解电容，二极管，晶体管，示波器，741及导线若干。

主要芯片的作用：

（1）555定时器：产生方波；

（2）741：将方波转换成三角波；

3 硬件电路设计

3.1 555定时器的介绍

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。因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555(或5G555)和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS 定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压范围为318V，最大负载电流在4mA以下。

3.2 电路组成

（1）图3-2，图3-3为555集成定时器555定时器的内部逻辑图和引脚图，其由五个组成：

（2）由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器；

（3）两个电压比较器C1和C2：

图3-1 电气原理图

v+＞v－，vo=1；

v+＜v－，vo=0。

（3）基本RS触发器；

（4）放电三极管T及缓冲器G