多波形信号发生器设计

多波形信号发生器设计

一、简介

设计一个能够产生多个信号输出的信号发生器，要求输出波形分别为方波、三角波、正弦波。特别适合电子爱好者或学生用示波器来做观察信号波形实验。该信号发生器电路简单、成本低廉、调整方便。它是基于ne555计时器接成振荡器工作形式和电容积分而产生的波形。其工作频率为1KHz左右，调节滑动变阻器可改变振荡器的频率。

波形发生器是信号源的一种，主要给被测电路提供所需要的己知信号(各种波形)，然后用其它仪表测量感兴趣的参数。可见信号源在各种实验应用和试验测试处理中，它的应用非常广泛。

它不是测量仪器，而是根据使用者的要求，作为激励源，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以满足测量或各种实际需要。

目前我国己经开始研制波形发生器，并取得了可喜的成果。

但总的来说,我国波形发生器还没有形成真正的产业。就目前国内的成熟产品来看,多为一些PC仪器插卡，独立的仪器和VXI系统的模块很少，并且我国目前在波形发生器的种类和性能都与国外同类产品存在较大的差距，因此加紧对这类产品的研制显得迫在眉睫。

二、设计目的

1、掌握方波—三角波——正弦波函数发生器的原理及设计方法。

2、掌握ne555计时器工作原理和各种电子器件的简单认识。

3、能够独立的进行电路板焊接和电路检查与故障排除。

4、学会用示波器来观察发生器的波形输出并作出判断。

三、硬件介绍及其原理

1、元件列表

ne555是一种应用特别广泛作用很大的的集成电路，属于小规模集成电路，在很多电子产品中都有应用。ne555的作用是用内部的定时器来构成时基电路，给其他的电路提供时序脉冲。ne555时基电路有两种封装形式有，一是dip双列直插8脚封装，另一种是sop-8小型（smd）封装形式。其他ha17555、lm555、ca555分属不同的公司生产的产品。内部结构和工作原理都相同。

ne555的内部结构可等效成23个晶体三极管.17个电阻.两个二极管.组成了比较器.RS触发器.等多组单元电路.特别是由三只精度较高5k 电阻构成了一个电阻分压器.为上.下比较器提供基准电压.所以称之

为555.

ne555属于cmos工艺制造.

NE555引脚图介绍如下

1地GND

2触发

3输出

4复位

5控制电压

6门限(阈值）

7放电

8电源电压Vcc

应用十分广泛.

下面是一个简单的ne555电路应用

内部结构

几种工作形式

第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1和1.1.2为代号。他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。

第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。四、原理电路图

工作原理: NE555接成多谐振荡器形式工作。C2的充电回路是

R2-R3-RP-C2;C2的放电回路是C2-RP-R3-IC的7脚(放电管)。由于R3+RP>>R2,所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按上图所示元件参数，其频率为1KHz左右，调节RP可改变振荡器的频率。

方波信号经R4和C5积分网络后，输出三角波。三角波经R5和C6积分网络后输出近似的正弦波。

C1是电源滤波电容。VD是放光二极管，作用为用作电源指示。

五、焊接电路

1、准备工作

1）去电子市场购买所需元件，检查元件是否齐全，然后检查元件是否良好；

2）准备焊接工具全套，再次检查元件是否齐全；

3）准备原理电路图一份；

4）根据电路图，在电路板上拿器件比划设计，达到美观、还看、容易检查电路故障的效果；

2、焊接

依照设计好的实物图焊接元件，连接各个器件，确保电路不短路、各个器件之间不断路。

六、故障检查与输出测试

1、故障检查

接通电源观察电源指示灯是否亮，亮则表示电路有电流流过是通路，反之是断路。用万用表测试每个输出端是否用电位差，有则表示电路板良好可以使用，不存在故障。反之需要从IC3脚依次测试电位差，依次进行排除故障，从而更正电路。

2、输出测试

第一种方法:在输出波形端分别接发光二极管并串联一个330欧姆的电阻，确保二极管不被损坏。接通电源，改变RP调节555振荡频率，观察二极管。

第二种方法：把波形输出端与示波器连接，接通电源，在示波器上调节频率，观察示波器显示波形，从而得出结论

七、实物照片正面

反面

八、心得体会

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力，让我认识了NE555定时器的内部结构和管脚图及其功能。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。这次课程设计让我平时在课本上遇到的理论知识不能理解与不能实际运用其功能的问题得到了加强与巩固。让我再次翻阅课本熟悉教材内容，更重要的是，在这次课程设计中，我们了解了许多元件的功能，并且其在电路中的使用有了更多的认识。再次温习了大一时候的电装实习的焊接技术，让我的焊接技术更进一步的提高，也让我对电子市场的认识和器件的市场价格得到了解，对以前不知道的许

多器件有了皮毛认识，比如说以前没学过的单片机，知道了它如此之神奇。平时看课本是，有些东西老是常忘或弄不懂，通过这次的课程设计，那些问题就迎刃而解了，而且还记住了许多东西。比如说一些器件的芯片和管脚的接法都记住了，以前总是老忘，通过这次的学习和实践对每个器件映像深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这次课程设计的影响使我感到非常的大。

经过半个多月的课外劳作，让我感到的是，生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是人类社会生存生活永恒不变的话题。社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。

九、参考文献

《数字电路》西安电子科技大学出版社

《电子产品世界》杂志社北京东晓国际技术信息咨询有限公司