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1、电子技术课程设计说明书题目：NE555信号发生器系 部：信息与控制工程学院 专业： 测控技术与仪器班 级：一班 学生姓名：李 学号：指导教师：2016年6月24日1 设计任务与要求 12 设计方案 1电源设计 1信号电路设计 2555 计时器的介绍与使用 23 硬件电路设计： 3电源电路 设计 3方波电路设计 4三角波电路设计 5正弦波电路设计 54 主要参数计算与分析 6电源电路分析 6方波产生分析 6方波输出为三角波分析 7三角波输出为正弦波分析 85 软件设计 9由555 定时器产生方波 9由方波输出三角波 10由三角波输出正弦波 116 调试过程 12方波- 三角波发生电路的安装与调试
2、 12安装方波三角波产生电路 12调试方波三角波产生电路 12三角波 - 正弦波转换电路的安装与调试 13安装三角波正弦波变换电路 13调试三角波正弦波变换电路 13总电路的安装与调试 13调试中遇到的问题及解决的方法 147 结论 14参考文献 151设计任务与要求:任务：用555定时器构成方波、三角波、正弦波发生器要求：(1)方波发生器电路输出频率范围：10-1KH可调；占空比0-100%连续可调;输出方波 Vp_p;输出正弦波Vp-p1v;(2)设计以上电路工作电源。2设计方案电源设计图2-1电源设计图此电源电路设计由外部输出的220V交流电压经过电源变电器后，从次级输 出10V左右的交
3、流电压，该低电压经过桥式整流、电容滤波后稳压，提供给后面 各级电路。信号电路设计555正弦波振荡电路 匚二) 电压比较器 匚二积分电路图2-2信号电路设计框图RC正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波一方波一三 角波函数发生器的设计方法，先通过 RC正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电 压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。555定时器的介绍及使用555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路。 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、多谐和施密特触发器。因而广泛用于 信号的产生、变换、控制与检测。目前生产的定时器有双极型和 CMOS种类型，具型号分别
4、有NE555域5G555) 和C7555等多种。它们的结构及工作原理基本相同。 通常，双极型定时器具有较 大的驱动能力，而CMO定时器具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为 516V,最大负载电流可达200mA CMO窕时器电源电压范围为 318V,最大负 载电流在4mAz下。图2-3 555定时器原理图图2-4 555定时器引脚图3硬件电路设计电源电路设计图3-1电源电路设计图电源部分是由整流桥和LM7812CT LM7912CT勾成，整流桥部分采用了一体式的整流桥，整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平
5、在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电， 通常电源中采用的整流桥。然后通过三端集成稳压电路稳压块 LM7812CT LM7912CT急定输出正负12V电压。方波连接线路图设计图3-2方波线路连接图由555定时器组成占空比可调的多谐振荡器比由 555定时器组成的普通多谐振荡器增加了一个电位器和两个二极管。D1、D2用来决定电容充、放电电流流经电阻的途径（充电时 D1导通，D2截止；放电时D2导通，D1截止）三角波连接线路图设计图3-3三角波线路连接图由741放大器为运算放大器中最常用的一种，拥有反相与非反相两个输入端，有输入端输入与被放大的电流或电压信号，经放大后由输出端输出。最大特点为需要一
6、对同样大小的正负电源，由正负12V直流电源提供。正弦波电路设计TfwzzLaf Tris OUT图3-4正弦波电路设计图4主要参数计算与分析电源电路分析桥式整流电路的工作原理：正半周时，对 D1、D3和方向电压Dl D3导通对D2、D4加反向电压D2、D4截止。负半周时，对 D2、D4加正向电压D2、D4导通对D1、D3加反向电压D1、D3截止。形成上正下负的另外半波的整流电压。整流电压经过 LM7812CT +12V三端稳压器，最大输出电流都是1A和LM7912CT -12V三端稳压器稳定输出12V电源。方波产生分析如图3-2,当电容C1被充电时，2和6引脚的电压都上升，接通 +12V 电源
7、后，电容 C1被充电，电容电压 Vc上升，当Vc上升到Vcc2/3时，触 发器被复位，此时输出电平Vo为低电平，电容 C1放电，使VR下降。当VR下降到Vcc/3时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。控制占空比实际上就是要控制电容C1的充放电时间，依据电路图 C1充电由0至U2/3VCC 3 脚输出高电平，电容放电由2/3VCC降到1/3VCC输出低电平，故只要控制好 C1充放电回路就可以控制C1充放电时间进而控制输出波形的占空比。C1通过R6 D1对其充电，充电时间/H (C=C1)0压充到阈值电平 2/3 VDD寸，555复位，3脚转呈低电平，此时 C通过D2、R12、555内部的放 电管
8、放电，放电时间7C (C=C1)0则振荡周期为 丁 吟 一占。图4-1 方波产生示意图方波输出为三角波分析如图3-3, 741很大时，运放两输入端为“虚地，忽略流入放大器的电 流，令输入电压为Vi输出为Vo,流过电容C的电流为i1则1广1广v. x - pt fv. dt有 C即输出电压与输入电压成积分关系。_ Vj当陷为固定值时室上式表明 输出电压按一定比例随时间作直线上升或下降。当 为矩形 波时，便成为三角波。图4-2方波输出三角波示意图,要以考虑采用a）所示。输入电uI基波的频率。三角波输出正弦波分析在三角波电压为固定频率或频率变化范围很小的情况下 低通滤波的方法将三角波变换为正弦波，电
9、路框图如图（ 压和输出电压的波形如图（b）所示，uO的频率等于(a)(b)图4-3三角波输出正弦波示意图利用低通滤波器将三角波变换成正弦波将三角波按傅里叶级数展开gaR靖-(sin - - sin + sin 5函其中Um是三角波的幅值。根据上式可知，低通滤波器的通带截止频率 应大于三角波的基波频率且小于三角波的三次谐波频率5软件设计由555定时器产生方波图5-1方波产生电路图5-2方波的仿真图由方波产生三角波图5-3三角波产生的电路图5-4三角波仿真图由三角波产生正弦波图5-5正弦波产生电路图图5-6正弦波仿真图6调试过程方波一三角波发生电路的安装与调试安装方波一一三角波产生电路(1)把74
10、1集成块插入面包板，注意布局；(2)分别把各电阻放入适当位置，尤其注意电位器的接法;(3)按图接线，注意直流源的正负及接地端。调试方波一一三角波产生电路(1)接入电源后，用示波器进行双踪观察；(2)调节可调电阻R8,使三角波的幅值满足指标要求;(3)调节可调电阻R5,微调波形的频率；(4)观察示波器，各指标达到要求后进行下一部按装。图6-2方波一一三角波调试图三角波-正弦波转换电路的安装与调试安装三角波一一正弦波变换电路(1)在面包板上接入差分放大电路，注意三极管的各管脚的接线;(2)搭生成直流源电路，注意各相关的阻值选取;(3)接入各电容及电位器，注意滤波电容的选取;(4)按图接线，注意直流
11、源的正负及接地端。调试三角波一一正弦波变换电路(1)接入直流源后，把C5接地，利用万用表测试差分放大电路的静态工作点;18/28 页(2)测试VI、V2的电容值，当不相等时调节 R9使其相等；(3)测试V& V4的电容值，使其满足实验要求；(4)在C5端接入信号源，利用示波器观察，逐渐增大输入电压，当输出波形刚 好不失真时记入其最大不失真电压；图6-3三角波一一正弦波调试图总电路的安装与调试(1)把两部分的电路接好，进行整体测试、观察(2)针对各阶段出现的问题，逐各排查校验，使其满足实验要求，即使正弦波 的峰峰值大于IV。图6-4总电路安装调试图调试中遇到的问题及解决的方法(1)调试时没有波形
12、出现。用万用表测量各个结点是否有电流通过，以便检查电路连接是否正常，是否存在虚焊。(2)调节电位器时，波形的没有任何变化。可能是电位器的连接方法有问题， 也可能是电位器本身无法调节。7结论为期两个周的课程设计已经结束，在这两星期的学习、设计、焊接过程中我 们感触颇深。使我们对抽象的理论有了具体的认识。通过对函数信号发生器的设 计，我们掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的 连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等通过这次设计实验，使我们深入了解了 555定时器的内部结构及占空比设计方波的工作原理，加深了对课本理论知识的理解， 锻炼了动手实践能力，理论知识与实践设计相结合
13、， 培养了创新开发的思维。 在运用学习成果， 检验学习成果， 看一看课堂学习与实践工作到底有多大距离， 并通过综合分析， 找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。数字电子技术的学习比较复杂， 有许多芯片的作用都需要记住， 通过利用各种芯片进行实验，有助于我们对芯片功能的理解和了解他们在实际中的应用。参考文献1 阎石 . 数字电子技术基础M. 北京：高等教育出版社.2006.2 康华光 . 电子技术基础（ 数字部分 ）M. 北京：高等教育出版社.2000.3 任为民 . 数字电子电路学习和实验指导 M. 北京 : 广播电视大学出版社 .1992.4 赵雅兴 . 编著 .PSpice 与电子器件模型M. 北京： 北京邮电大学出版社.1992.5 李源生 . 数字电子技术M. 北京：北京大学出版社.2011.附录（仪器仪表清单）
