基于 Multisim10 波形发生器电路设 计 目 录 中文摘要及关键词1 英文摘要及关键词2 引 言.3 一、 波形发生器电路设计要求.3 1.1 设计要求3 1.2 设计指标.4 1.3 设计功能4 1.4 电路的框架.4 二、555 数字芯片电路简介.4 2.1 555 数字芯片功能及特征.4 2.2 555 数字芯片发展及应用.5 三、整机电路组装5 3.1 创作电路图步骤5 3.2 整机电路图.6 3.3 电路工作原理7 四、电路 Multisim10 仿真分析7 4.1 Multisim 起源及发展.7 4.2 Multisim 功能及应用7 4.3 电路的调试.8 4.4 Multisim10 仿真结果8 结 语.11 致 谢.12 参考文献.13 个人简介.14 摘 要 论文要求设计一种电路能产生特定波形, 具体利用脉冲数字电路原理设计 波形发生器电路电路的核心器件是 555 数字芯片,它可以通过与电阻、电容的 特殊连接形成多弦振荡器就是波形发生电路在安装电路与调试前,用数字万用 表对电路单元器件进行检测确保各单元器件选用无误，然后完成安装和调试 Multisim10 它是一款功能强大的科学设计电路与智能仿真软件。
Multisim10 它 在电子工业和科研院所领域有着广泛的应用,运用此软件对电路进行仿真，得出 设计要求波形 关键词：555 数字芯片；Multisim10；多弦振荡器； Abstract The thesis requirement is to design a circuit to produce a specific waveform, the specific circuit design using digital pulse waveform generator circuit. Heart of the circuit devices are 555 digital chips, it can be with resistors, capacitors, forming a special connection string oscillator is multi-circuit waveform. Before the installation and debugging of the circuit, the circuit with a digital multimeter for testing single components to ensure the correct use of each single component, and then complete the installation and commissioning. Multisim10 It is a powerful and intelligent scientific design circuit simulation software. It Multisim10 and research institutes in the field of electronic industry has a wide range of applications, the use of this software for circuit simulation, design requirements derived waveform. Keywords: 555 digital chip; Multisim10; more string oscillator 引 言 函数发生器是一种可以同时产生方波、三角波和正弦波的专用集成电路， 波形发生器就是其中一种。
当调节外部电路参数时，还可以获得占空比可调的 矩形波和锯齿波因此广泛用于仪器仪表中本次设计采用 555 数字芯片与电 阻电容所组成的函数发生电路，也可产生方波、三角波和正弦波 对于高精度的复杂波形发生电路,其稳定性问题在系统可靠性中占有很重要 的地位由于制造工艺和使用条件等原因,任何波形发生电路都不可避免地会受 到随机扰动因素的影响在设计电路中的 555 数字芯片与各元器件参数和其标 称值之间也存在随机误差，还有元器件选用不当以至使函数发生器电路无法正 常产生波形 为尽可能地消除这种现象,在电子电路的设计过程中应进行各元器件参数分 析,以便在设计阶段采取措施加以纠正而Multisim 10就可以完成这项工作,完 全可以在电子电路设计中对设计电路进行全面、系统、精确地分析更重要的是 它可以对电路进行精确仿真 将Multisim 10中器件分析技术和方法应用于函数发生器仿真分析中,既解 决了建立电路模型的困难,又免去了复杂数学计算及大量的数据处理,可很好地 实现电路性能和波形产生设计分析,使函数发生器的设计达到高质量、高可靠性 的同时,还有效地降低成本,缩短了开发周期基于Multisim10的器件分析仿真 方法与其他的分析方法相比,其具有更简便、快速和有效的优势。
一、波形发生器电路设计要求 1.1 设计要求 用小规模 555 数字集成芯片设计一种波形发生器，要求能实现正弦波等多 种波形的输出,并且输出波形符合论文设计要求，设计只给出正弦波的仿真图 1.2 设计指标 技术指标：1、输出波形工作频率范围可达 1KHz 且幅值连续可调 2、可以输出方波和三角波以及正弦波 1.3 设计功能 主要功能：用中小规模集成芯片设计制作产生正弦波等多种波形信号输出的波 形发生器 基本知识：数子电子技术、模拟电子技术、555 数字芯片原理及功能、电子设 计自动化软件 Multisim10 1.4 电路图框架 根据论文设计技术指标的要求，本电路主要由电源指示灯、多谐振荡器、 方波输出电路、三角波输出电路、正弦波输出电路等几部分组成 集 成 部 位 调 频 部 位 方 波 三角波 正弦波 控 制 部 位 图 1 多种波形发生器方框图 Figure 1 Block diagram of a variety of waveforms generator 二、555 数字芯片电路简介 2.1 555 数字芯片功能及特征 555 数字芯片是一种多用途的数字-模拟混合集成电路,利用它能极方便地 构成施密特触、发器单稳态触发器和多弦振荡器。
自从 Signetics 公司于 1972 年推出这种产品以后,国际上各主要的电子器件公司也相继的生产了各自的 555 定时器产品尽管产品型号繁多，但所有双极性产品型号最后的 3 位数码都是 555，所有 CMOS 产品型号最后的四位都是 7555而且它们的功能和外部引脚的 排列完全相同555 数字芯片成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容、 就能够成多谐振荡器，从而可形成 RC 积分电路来分别实现方波、三角波和正弦 波的输出555 数字芯片还可以构成单稳太触发器、和施密特触发器等脉冲产 生与变换电路 2.2 555 数字芯片发展及应用 555 数字芯片电路开始是作定时器应用的，所以叫做 555 定时器或 555 时 基电路但后来经过开发，它除了作定时延时控制外，还可用于调光、调温、 调压、调速等多种控制及计量检测此外，还可以组成脉冲振荡、单稳、双稳 和脉冲调制电路，用于交流信号源、电源变换、频率变换、脉冲调制等由于 它工作可靠、使用方便、价格低廉，目前被广泛用于各种电子产品中，555 数 字芯片内部有几十个元器件，有分压器、比较器、基本 R-S 触发器、放电管以 及缓冲器等，电路比较复杂，是模拟电路和数字电路的混合体 随着电子技术的发展,集成电路芯片在电子设备中的使用越来越广泛,集成 电路芯片已经成为现代电子设备中大量使用的电子元器件,由于使用灵活、方便 ，所以 555 数字芯片在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器、电子玩具 等许多领域中都得到了应用正应为如此，本次设计就是运用 555 数字芯片与电 阻、电容链接而成的函数发生电路。
三、整机电路组装 3.1 创作电路图步骤 第一步：把电路图中所需的元器件的参数算出来； 第二部：在 Multisim10 选出元器件； 第三步：把所选的元器件修改成设计要求参数； 第四步：合理布局各器件摆放位置,使其美观； 第五步：把摆放好的元器件，用导线连接起来； 第六步：检查导线连接是否有误； 第七步：按电路图将电源线、接地线、波形输出线接好； 3.2 整机电路图 图 2 整机电路图 Machine diagram in Figure 2 3.3 电路工作原理 如图 2 电路可同时产生方波、三角波、正弦波并输出，该函数信号发生器电 路简单、成本低廉、调整方便555 定时器接成多谐振荡器工作形式，C4 为定 时电容，C4 的充电回路是 R7→R4→R8→C4；C4 的放电回路是 C4→R8→R4→555 的 7 脚(放电管)由于 R8+R4＞R7，所以充电时间常数与放电时间常数近似相 等，由 555 的 Out 脚输出的是近似对称方波按图所示元件参数，其频率为 1KHZ 左右，调节电位器 R8 可改变振荡器的频率方波信号经 R2、C3 积分网络 后，输出三角波三角波再经 R1、C1 积分网络，输出近似的正弦波。
C9 是电 源滤波电容发光二极管 VD 用作电源 四、电路 Multisim10 仿真分析 4.1 Multisim起源及发展 Multisim起源于20世纪80年代的电子仿真软件EWB(Electronics Workbe nch )．早期的EWB5．0是一款界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易 用的EDA软件，随后IIT公司对EWB软件进行较大变动,于2001年推出系列化EDA软 件Multisim2001、Ultiboard2001和Commsim2001其中Multisim2001保留了EWB 软件界面直观、操作方便、易学易用的特点,增强了软件的仿真测试和分析功能 2003年8月IIT公司又对Multisim2001进行了较大的改进,升级为 Multisim72005年，美国国家仪器公司(National Instrument，简称NI)收购了 IIT公司在2007年，推出了Multisiml0版本 4.2 Multisim功能及应用 到2l世纪初，加拿大图像交互技术公司公司（简称IIT）在保留原版的基础 上，增加EWB更多的功能，并更名为Multisim，也就是Multisim2001版本。
“Multi”为“多”的意思，“SIM”是sirnJar”的缩写，意为模拟，所以 Multisim可理解为多功能虚拟仿真在原有基础上更新或改进了某些功能，具 有以下特点：操作界面简洁、友好，用户点击鼠标就可以完成元件的选择、拖 动、连线以及查看仿真结果；提供丰富的元件，新增51系列单片机芯片，可基 本满足用户需求，如没有用户想要的元件，可利用VHDL、Verilog—HDL或 SPICE进行扩展新元件；增加了部分3D实物元件和面包板，便于教学使用，给 学生更直观的感觉；具有全面的分析工具和虚拟器件，功能强大是其他EDA软件 所不能比拟的；支持模拟、数字、模拟／数字混合电路与单片机、可编程逻辑 器件的仿真突破了原先版本的局限性；与Labview结合，使用户可以根据自己的 需求制造虚拟仪器，而且所有的虚拟信号都可以通过计算机输出到实际的硬件 电路上，所有硬件电路产生的结果都可以输入到计算机中进行处理和分析 4.3 电路的调试 （1）把连接好的电路图检查一遍,看是否有连线错误 （2）把正弦波输出线接在示波器上看是否有波形输出若无波形输出，检 测 555 芯片是否参数正确 （3）如果示波器仍然没有波形的输出，调节 RP 改变频率看是否有波形输 出。
（4）当有波形输出时，调节电位器改变 555 输出频率，看是否能达到指标 4.4 Multisim。