1、<p>　　電子技術課程設計說明書</p><p>　　題 目： NE555信號發(fā)生器 </p><p>　　系 部： 信息與控制工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 測控技術與儀器 </p><p>　　班 級：

2、 </p><p>　　2016年 6月 24日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 設計任務與要求1</p><p><b>　　2 設計方案1</b></p><p>　　2.1 電源設計

3、1</p><p>　　2.2 信號電路設計2</p><p>　　2.3 555計時器的介紹與使用2</p><p>　　3 硬件電路設計：3</p><p>　　3.1 電源電路設計3</p><p>　　3.2 方波電路設計4</p><p>　　3.3 三角波電路

4、設計5</p><p>　　3.4 正弦波電路設計5</p><p>　　4 主要參數(shù)計算與分析6</p><p>　　4.1 電源電路分析6</p><p>　　4.2 方波產生分析6</p><p>　　4.3 方波輸出為三角波分析7</p><p>　　4.4 三角

5、波輸出為正弦波分析8</p><p><b>　　5 軟件設計9</b></p><p>　　5.1 由555定時器產生方波9</p><p>　　5.2 由方波輸出三角波10</p><p>　　5.3 由三角波輸出正弦波11</p><p>　　6 調試過程12</

6、p><p>　　6.1 方波---三角波發(fā)生電路的安裝與調試 12</p><p>　　6.1.1 安裝方波——三角波產生電路 12</p><p>　　6.1.2 調試方波——三角波產生電路 12</p><p>　　6.2 三角波---正弦波轉換電路的安裝與調試 13</p>&l

7、t;p>　　6.2.1 安裝三角波——正弦波變換電路 13</p><p>　　6.2.2 調試三角波——正弦波變換電路 13</p><p>　　6.3 總電路的安裝與調試13</p><p>　　6.4 調試中遇到的問題及解決的方法 14</p><p><b>　　7 結

8、論14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p>　　1 設計任務與要求：</p><p>　　任務： 用555定時器構成方波、三角波、正弦波發(fā)生器。</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　方波發(fā)生器

9、電路輸出頻率范圍：10-1KH可調；占空比0-100%連續(xù)可調； 輸出方波Vp_p<=12v;輸出三角波Vp-p>0.2v;輸出正弦波Vp-p<1v;</p><p>　　設計以上電路工作電源。 </p><p><b>　　2 設計方案</b></p><p>&l

10、t;b>　　2.1 電源設計</b></p><p>　　圖2-1 電源設計圖</p><p>　　此電源電路設計由外部輸出的220V交流電壓經過電源變電器后，從次級輸出10V左右的交流電壓，該低電壓經過橋式整流、電容濾波后穩(wěn)壓，提供給后面各級電路。</p><p>　　2.2 信號電路設計 </p><p>

11、;　　圖2-2 信號電路設計框圖</p><p>　　RC正弦波振蕩電路、電壓比較器、積分電路共同組成的正弦波—方波—三角波函數(shù)發(fā)生器的設計方法，先通過RC正弦波振蕩電路產生正弦波，再通過電壓比較器產生方波，最后通過積分電路形成三角波。</p><p>　　2.3 555定時器的介紹及使用</p><p>　　555定時器是一種應用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路

12、使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。因而廣泛用于信號的產生、變換、控制與檢測。</p><p>　　目前生產的定時器有雙極型和CMOS兩種類型，其型號分別有NE555(或5G555)和C7555等多種。它們的結構及工作原理基本相同。通常，雙極型定時器具有較大的驅動能力，而CMOS定時器具有低功耗、輸入阻抗高等優(yōu)點。555定時器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負載電流。雙極型

13、定時器電源電壓范圍為5～16V，最大負載電流可達200mA；CMOS定時器電源電壓范圍為318V，最大負載電流在4mA以下。</p><p>　　圖2-3 555定時器原理圖 圖2-4 555定時器引腳圖</p><p><b>　　3 硬件電路設計</b></p><p>　　3.1 電源電路設計</

14、p><p>　　圖3-1 電源電路設計圖</p><p>　　電源部分是由整流橋和LM7812CT、LM7912CT構成，整流橋部分采用了一體式的整流橋，整流橋的作用就是能夠通過二極管的單向導通的特性將電平在零點上下浮動的交流電轉換為單向的直流電，通常電源中采用的整流橋。然后通過三端集成穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓塊LM7812CT、LM7912CT穩(wěn)定輸出正負12V電壓。</p><p&

15、gt;　　3.2 方波連接線路圖設計</p><p>　　圖3-2 方波線路連接圖</p><p>　　由555定時器組成占空比可調的多諧振蕩器比由555定時器組成的普通多諧振蕩器增加了一個電位器和兩個二極管。D1、D2用來決定電容充、放電電流流經電阻的途徑（充電時D1導通，D2截止；放電時D2導通，D1截止)。</p><p>　　3.3 三角波連接線路圖設計

16、</p><p>　　圖3-3 三角波線路連接圖</p><p>　　由741放大器為運算放大器中最常用的一種，擁有反相與非反相兩個輸入端，有輸入端輸入與被放大的電流或電壓信號，經放大后由輸出端輸出。最大特點為需要一對同樣大小的正負電源，由正負12V直流電源提供。</p><p>　　3.4 正弦波電路設計</p><p>　　圖3-4 正弦

17、波電路設計圖</p><p>　　4 主要參數(shù)計算與分析</p><p>　　4.1 電源電路分析</p><p>　　橋式整流電路的工作原理：正半周時，對D1、D3和方向電壓Dl D3導通對D2、D4加反向電壓D2、D4截止。負半周時，對D2、D4加正向電壓D2、D4導通對D1、D3加反向電壓D1、D3截止。形成上正下負的另外半波的整流電壓。</p

18、><p>　　整流電壓經過LM7812CT +12V三端穩(wěn)壓器，最大輸出電流都是1A和LM7912CT -12V三端穩(wěn)壓器穩(wěn)定輸出12V電源。</p><p>　　4.2 方波產生分析 </p><p>　　如圖3-2，當電容C1被充電時，2和6引腳的電壓都上升，接通+12V電源后，電容C1被充電，電容電壓Vc上升，當Vc上升到Vcc2/3時，觸發(fā)器被復位，此時輸出

19、電平Vo為低電平，電容C1放電，使VR下降。當VR下降到Vcc/3時，觸發(fā)器又被置位，Vo翻轉為高電平。</p><p>　　控制占空比實際上就是要控制電容C1的充放電時間，依據(jù)電路圖C1充電由0到2/3VCC 3腳輸出高電平，電容放電由2/3VCC降到1/3VCC輸出低電平，故只要控制好C1充放電回路就可以控制C1充放電時間進而控制輸出波形的占空比。 </p>&

20、lt;p>　　C1通過R6、D1對其充電，充電時間(C=C1)。壓充到閾值電平2/3 VDD時，555復位，3腳轉呈低電平，此時C通過D2、R12、555內部的放電管放電，放電時間(C=C1)。則振蕩周期為?。</p><p>　　圖4-1 方波產生示意圖</p><p>　　4.3 方波輸出為三角波分析</p><p>　　如圖3-3，741很

21、大時，運放兩輸入端為"虛地"，忽略流入放大器的電流，令輸入電壓為Vi輸出為Vo，流過電容C的電流為i1則 ，有   即輸出電壓與輸入電壓成積分關系。當 為固定值時 </p><p>　　上式表明 輸出電壓按一定比例隨時間作直線上升或下降。當 為矩形波時， 便成為三角波。</p><p>　　圖4-2 方波輸出三角波示意圖</p>&l

22、t;p>　　4.4 三角波輸出正弦波分析</p><p>　　在三角波電壓為固定頻率或頻率變化范圍很小的情況下，要以考慮采用低通濾波的方法將三角波變換為正弦波，電路框圖如圖（a）所示。輸入電壓和輸出電壓的波形如圖（b）所示，uO的頻率等于uI基波的頻率。 </p><p><b>　　ui</b></p><p><b>　　

23、0t (a)</b></p><p><b>　　uo</b></p><p><b>　　0t(b)</b></p><p>　　圖4-3三角波輸出正弦波示意圖</p><p>　　利用低通濾波器將三角波變換成正弦波 </p><p>　　將三

24、角波按傅里葉級數(shù)展開</p><p>　　其中Um是三角波的幅值。根據(jù)上式可知，低通濾波器的通帶截止頻率應大于三角波的基波頻率且小于三角波的三次諧波頻率</p><p><b>　　5 軟件設計</b></p><p>　　5.1 由555定時器產生方波</p><p>　　圖5-1方波產生電路</p>

25、<p>　　圖5-2方波的仿真圖</p><p>　　5.2 由方波產生三角波</p><p>　　圖5-3三角波產生的電路</p><p>　　圖5-4三角波仿真圖</p><p>　　5.3 由三角波產生正弦波</p><p>　　圖5-5正弦波產生電路圖</p><p>　

26、　圖5-6正弦波仿真圖</p><p><b>　　6 調試過程</b></p><p>　　6.1 方波---三角波發(fā)生電路的安裝與調試6.1.1 安裝方波——三角波產生電路（1）把741集成塊插入面包板，注意布局；（2）分別把各電阻放入適當位置，尤其注意電位器的接法；（3）按圖接線，注意直流源的正負及接地端。6.1.2 調試方波——三角波產生電路

27、（1）接入電源后，用示波器進行雙蹤觀察；（2）調節(jié)可調電阻R8，使三角波的幅值滿足指標要求；（3）調節(jié)可調電阻R5，微調波形的頻率；（4）觀察示波器，各指標達到要求后進行下一部按裝。</p><p>　　圖6-2 方波——三角波調試圖</p><p>　　6.2 三角波---正弦波轉換電路的安裝與調試6.2.1 安裝三角波——正弦波變換電路（1）在面包板上接入差分放大電路，注意

28、三極管的各管腳的接線；（2）搭生成直流源電路，注意各相關的阻值選取；（3）接入各電容及電位器，注意濾波電容的選??；（4）按圖接線，注意直流源的正負及接地端。6.2.2  調試三角波——正弦波變換電路（1）接入直流源后，把C5接地，利用萬用表測試差分放大電路的靜態(tài)工作點；18/28頁（2）測試V1、V2的電容值，當不相等時調節(jié)R9使其相等；（3）測試V3、V4的電容值，使其滿足實驗要求；（4）在C5端接入信號源

29、，利用示波器觀察，逐漸增大輸入電壓，當輸出波形剛好不失真時記入其最大不失真電壓； </p><p>　　圖6-3三角波——正弦波調試圖</p><p>　　6.3  總電路的安裝與調試（1）把兩部分的電路接好，進行整體測試、觀察（2）針對各階段出現(xiàn)的問題，逐各排查校驗，使其滿足實驗要求，即使正弦波的峰峰值大于1V。</p><p>　　圖6-4總電

30、路安裝調試圖</p><p>　　6.4 調試中遇到的問題及解決的方法</p><p>　　（1）調試時沒有波形出現(xiàn)。用萬用表 測量各個結點是否有電流通過，以便檢查電路連接是否正常,是否存在虛焊。（2）調節(jié)電位器時，波形的沒有任何變化?？赡苁请娢黄鞯倪B接方法有問題，也可能是電位器本身無法調節(jié)。 </p><p><b>　　7 結論

31、</b></p><p>　　為期兩個周的課程設計已經結束，在這兩星期的學習、設計、焊接過程中我們感觸頗深。使我們對抽象的理論有了具體的認識。通過對函數(shù)信號發(fā)生器的設計，我們掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等</p><p>　　通過這次設計實驗，使我們深入了解了555定時器的內部結構及占空比設計方波的工作原理

32、，加深了對課本理論知識的理解，鍛煉了動手實踐能力，理論知識與實踐設計相結合，培養(yǎng)了創(chuàng)新開發(fā)的思維。在運用學習成果，檢驗學習成果，看一看課堂學習與實踐工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習內容與方法提供實踐依據(jù)。</p><p>　　數(shù)字電子技術的學習比較復雜，有許多芯片的作用都需要記住，通過利用各種芯片進行實驗，有助于我們對芯片功能的理解和了解他們在實際中的應用。&

33、lt;/p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]閻石.數(shù)字電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社.2006.</p><p>　　[2]康華光.電子技術基礎(數(shù)字部分)[M].北京：高等教育出版社.2000.</p><p>　　[3]任為民.數(shù)字電子電路學習和實驗指導[M].北京:廣播電視大學