函数信号发生器的设计与制作Word

函数信号发生器的设计与制作

实验任务与要求

①要求所设计的函数信号发生器能产生方波、三角波、正弦波

②要求该函数信号发生器能够实现频率可调

实验目的：

1: 进一步巩固简熟悉易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法；

2：学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器，锻炼动手能力；

3：学会调试电路并根据结果分析影响实验结果的各种可能的因素

实验方案

采用555组成的多谐振荡器可以在接通电源后自行产生矩形波再通过积分电路将矩形波转变为三角波再经积分网络转变为正弦波

555定时器芯片工作原理,功能及应用

555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。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态触发器和多谐振荡器等，因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。

一、555定时器

555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。TTL型产品型号的最后三位都是555，CMOS 型产品的最后四位都是7555，它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。

555定时器的电路如图9-28所示。它由三个阻值为5k?的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。

555定时器原理图

分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。如5端悬空（也可对地接上0.01uF 左右的滤波电容），则比较器C1的参考电压为2 Vcc 3 ，加在同相端；C2的参考电压为Vcc

3 ，

加在反相端。

u11是比较器C1的信号输入端，称为阈值输入端；u12是比较器C2的信号输入端，称为触发输入端。

￣RD 是直接复位输入端。当￣RD 为低电平时，基本RS 触发器被置0，晶体管T 导通，输出端u0为低电平。

u11和u12分别为6端和2端的输入电压。当u11>2 Vcc 3 ，u12>Vcc

3 时，C1输出为低

电平，C2输出为高电平，，基本RS 触发器被置0，晶体管T 导通，输出端u0为低电平。 当u11<2 Vcc 3 ，u12

3 时，C1输出为高电平，C2输出为低电平，基本RS 触发器被

置1，晶体管T 截止，输出端u0为高电平。

当u11<2/3Ucc ，u12>1/3Ucc 时，基本RS 触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。

◆ 综上所述，可得555定时器功能如表所示。

实验原理

555定时器接成多谐振荡器工作形式

用555定时器组成的多谐振荡器如左图所示

接通电源后，电容C2被充电，当V c 上升到2 Vcc

3 时，使V0为低电平放电三极管T 导

通，此时电容C2通过R3.R7.T 放电，V c 下降。当V c 下降到Vcc

3 时，V0翻转为高电平。

放电结束时，T 截止，Vcc 通过R2→R3→RP→C2向电容C2充电，当V c 从Vcc 3 上升到2 Vcc

3

时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，在输出端得到一个周期性的矩形波。

㈠555定时器接成多谐振荡器工作形式

用555定时器组成的多谐振荡器如左图所示

接通电源后，电容C2被充电，当V c 上升到2 Vcc

3 时，

使V0为低电平放电三极管T 导通，此时电容C2通过

R3.R7.T 放电，V c 下降。当V c 下降到Vcc

3 时，V0翻转

为高电平。

放电结束时，T 截止，Vcc 通过R2→R3→RP→C2向电

容C2充电，当V c 从Vcc 3 上升到2 Vcc

3 时，电路又翻转

为低电平。如此周而复始，在输出端得到一个周期性的矩形波。

电容C2放电所需的时间为：

Tpl=(R3+RP’)C2㏑2 1-1 电容C2充电所需的时间为：

Tph=(R3+R2+RP’)C2㏑2 1-2

占空比= Tph

Tpl +Tph

1-3

振荡频率f=

1

（Tpl +Tph ）

1-4

㈡积分电路

电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。

Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RC≥Tk,充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故

Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫Uidt

这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（∫Uidt）

RC电路的积分条件：RC≥Tk

㈢RC低通滤波器1、电路的组成

所谓的低通滤波器就是允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路，RC低通滤波器电路的组成如图所示。

2、电压放大倍数

令，则 R C低通电路的频响特性

的模和幅角为RC低通电路的幅频特性

RC低通电路的相频特性

实验器材

电阻 510 （一个） 10K （三个） 1K(一个) 62K(一个)

电容 100uF(一个) 0.01uF(两个) 0.0047 uF(两个) 0.47uF(一个) 10uF( 一个)

电位器 RP=20K（一个）

发光二极管 VD（一个）

555集成芯片一块（555定时器的1脚是接地端GND，2脚是低触发端TL，3脚是输出端OUT，4脚是清除端Rd，5脚是电压控制端CV，6脚是高触发端TH，7脚是放电端DIS，8脚是电源端VCC。）

电路原理图