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1、摘要多谐振荡方波发生器在各理工科实验中具有广泛的应用，同时在生活中的数 字设备、家用电器、电子玩具等许多领域也有需求。方波信号是一种应用极为广 泛的信号，它在科学研究、工程教育及生产实践中的使用非常普遍。它通常作为 为标准信号，应用于电子电路的性能试验或参数测量。另外，在许多测试仪中也 需要用标准的方波信号检测一些物理量。所以研究多谐振荡方波发生器具有非常 重要的现实意义。基于这种形式下，我用555时基电路设计一个电路，使其产生稳定的方波， 这次的设计我是以NE555芯片作为主要部分，同时结合部分外围电路，使用 Protel99软件作为辅助，把设计电路焊接在铜板上，得到电路后，输入直流电压 V
2、CC为5V,输出为占空比可调和频率可调的多谐振荡方波。设计的电路最后使 得输出波形不失真，无杂波干涉，频率可调稳定的占空比可调的方波。关键字：占空比，频率，NE555,方波。AbstractMultivibrator square-wave generator in various science and engineering experiments with a wide range of applications, while in life digital devices, home appliances, electronic toys and many other fields a
3、lso have needs. Square wave signal is an application extremely wide range of signals, which in scientific research, engineering, education and production practice in the use of very common. He often used as a standard signal, used in electronic circuits or parameters of performance test measurements
4、. In addition, in many testers also need a standard square wave signal detection of some physical quantity. Therefore, square-wave generator Multivibrator study has very important practical significance.Based on this form, I use 555 time-base circuit design a circuit to produce a stable square wave,
5、 the design process was my capacity as the main part of the NE555 chip, combined with part of the peripheral circuits, the use of Protel99 software as a supplement to Design of welded copper on the circuit. Input DC voltage VCC of 5V, the output duty cycle and frequency adjustable adjustable multi-r
6、esonant square wave. The final design of the circuit makes the output waveform distortion, no clutter interference, frequency adjustable adjustable duty cycle square wave stability.Keywords: duty cycle, frequency, NE555, square-wave目录引言 1第一章：方波发生设计概述 31.1发展趋势 3第二章：总体方案设计 3第三章：硬件设计4.3.1工作原理 43.1.1.55
7、5 时基电路的电路结构和逻辑功能 4.3.1.2 .555时基电路的主要参数.53.2.555构成占空比可调的多谐振荡器 63.3 设计的电路图及 PCB 图 7 第四章：调试和性能分析84.1注意事项 84.2方法或步骤 94.3 参数的测量与分析 9第五章：总结 11谢 辞12参考文献： .13引言：随着社会的发展，各种稳定的波形产生器成为了我们生活中不可或缺的一部分,而方波也是其中比较有代表性的一个波形。方波它在各个行业及日常生活 中得到了广泛应用，他能彳很好的在我们的生活学习中对定时器、分频器、脉冲信 号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交 换电路、频率
8、变换电路、自动控制电路等的运用。有了方波发生器，它可给我们 提供了很大的便利第一章：方波发生设计概述1.1 发展趋势由555时基电路构成常见的最基本的典型应用电路有：单稳态触发电路、双 稳态触发电路、无稳态电路，而用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成 各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检 测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动 控制电路等第二章：总体方案设计方案一：用 UA741 放大电路外接若干二极管、电阻电容，这种方案硬件电路复 杂，可靠性差，方案二：用 MAX0832 集成芯片产生所需方波，可靠性好，稳定性好，但经济
9、价 值很贵方案三：用 NE555 集成芯片外接几个电阻电容，和二极管设计一个发生器。在此我选择了方案三，通过它，产生的方波虽然不是很好看，但经过施密特整形会得到较好的波形，且经济比较为合理，也能达到实验的要求。第三章：硬件设计3.1 工作原理（一） 555时基电路的电路结构和逻辑功能1.电路结构及逻辑功能ntTROCTDm 1555时屋电路的區路结枸和引脚图j 禺 S 6 Gu !(5PD图1为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电 路由电阻分压器、电压比较器、基本RS触发器、放电管和输出缓冲器5个部分 组成。它的各个引脚功能如下：1脚：GND（或Vss）外接电源负
10、端VSS或接地，一般情况下接地。8脚:VCC（或VDD）外接电源VCC,双极型时基电路VCC的范围是4.516V, CMOS型时基电路VCC的范围为318V。一般情况下选用5V。3脚：OUT （或Vo）输出端。2脚：TR低触发端。6脚：TH高触发端。4脚：R是直接清零端。当R端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、 TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。5脚：CO（或VC）为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较 器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只O.OIF电容接地，以防引入 干扰。7脚：D放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
11、电阻分压器由三个5kQ的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器C1、C2提供 参考电压，比较器C1的参考电压为2/3Vcc，加在同相输入端，比较器C2的参 考电压为1/3Vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放C1、C2 组成。高电平触发信号加在C1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后， 其结果作为基本RS触发器R端的输入信号；低电平触发信号加在C2的同相输 入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本RS触发器S端的输入 信号。基本RS触发器的输出状态受比较器C1、C2的输出端控制。在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器C1、C2基准电压分别为2/3Vcc, 1/3V
12、cc的情况下，555时基电路的功能表如表1示.壺1 555时藝电路的功龍表2.555时基电路的主要参数555时基电路的主要参数有电源电压、静态电流、定时精度、阈值电压、阈 值电流、触发电压、触发电流、复位电压、复位电流、放电电流、驱动电流及最 高工作频率。3等效电路555时基电路内部既有模拟电路，又有数字电路，读图和应用十分不便，为便 于一目了然地理解555的功能，可以将555电路的数字与模拟功能合在一起考虑， 进行化简。图2是图1 (a)中555电路的内电路方框图简化成为带一个放电开关的特殊 的 RS 触发器，其逻辑功能见表 2 所示。阁2疲髯电路简化电路e 3基本RSttit器和化简后的牯
13、味KS軸笈貓逻辑功喘表化简后的特殊RS触发器输出电压Vo与输入电压VTH及VTR的关系见表4所示。帳4输出电压如与输入电压VtiI的提索%鬲电隹J-卜害%冷匕7洁冷3.2.555 构成占空比可调的多谐振荡器首先是将 555 定时器的 2 脚与 6 脚接在一起，构成施密特触发器。施密特触 发器的电压传输特性是反相的。电阻 R5 和电容 C 构成一个 RC 积分电路，其输 入端接施密特触发器的输出端，其输出端接施密特触发器的输入端。除此以外， 增加了一个电阻 R6，R6 与 555 定时器内部的放电管 TD 构成了一个反相器。逻 辑上，这个反相器的输出与555 定时器的输出完全相同。因此，这个施密
14、特触发 器有两个输出端，分别为555 定时器的 3 号脚和 7 号脚。施密特触发器的一个输 出端（7号脚）接RC积分电路的输入端，RC积分电路的输出端接施密特触发器图 3 方波发生电路图图中O.Oluf电容C、4.7K0电阻R5和4.7KQ电阻R6作为振荡器的定时元件， 4.7KQ电位器Rw决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端（2 脚）和阀值输入端（6 脚）与电容相连；集电极开路输出端（7 脚）接 R1、R2 之间的电位器R7,用以控制电容C的充、放电；外界控制输入端（5脚）通过 O.OluF电容Co接地。二极管D3与D4用来决定电容充、放电电流流经电阻的途 径（充电时 D3
15、导通， D4 截止； 放电时 D4 导通， D3 截止）。 占空 比：。疋几1+S尽+只脚）C电路开始工作时，先对C4充电，充电电流通过R6,D3,R7和R8;放电时通过 R8,R8,D4,R5.当R6=R5时，调至中心点，因充放电的时间基本相等，可使得其的 占空比约为50%，此时改变R8仅仅改变频率，占空比不变。如R7调至偏离中 心点，再调节R8，不仅频率改变，其 的占空比也跟着有影响。R8不变，只调 节R7,只改变占空比，对频率没影响。因此，当电路工作时，接通电源，应调节 R8使频率到达规定值，再调R7,获得想要的占空比。当想获得不同的频率时， 先调R7到要获得的占空比的位置，再调R8到达所要的频率出。3.3.设计的电路图：图 4 原理图KR5图 5 PCB 图第四章：调试和性能分析4.1 注意事项1.NE555 集成芯片三脚输出波形需整形2.电阻电容用精密电阻电容为了提高稳定性和精度3调节占空比与频率时注意电位
