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1、摘要第一章方案提出3第二章电路的基本组成及工作原理4第一节系统组成框图5第二节方波的产生5第三节由方波输出为三角波（利用积分器来实现）7第四节由三角波输出正弦波9第三章555定时器的介绍11第一节电路组成ii第二节引脚的作用13第三节基本功能14第四章元件清单15第五章总结17附录及参考文献18第一节附录18一多谐振荡器产生矩形脉冲波的自激振荡器18二电路原理图20第二节 参考文献22摘要各种电器设备要正常工作，常常需要各种波形信号的支持。电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。在电器设备中，这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。波形产生 电路是一种不需外加激励 信号就能将直
2、流能源转化成具有一定频 率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路，又称为振荡器或波 形发生器。在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可 以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿 波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。波形发生器通过与波形变换电路相结合，它能产生正弦波、矩 形波、三角波和阶梯波等各种波形，能满足现代测量、通信、自动 控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。例 如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的 射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去， 就需要能够产生高频的振荡器。在工业、
3、农业、生物医学等领域内， 如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需 要功率或大或小、频率或高或低的振荡器等。关键字：方案确定、参数计算、信号、发生器等。第一章 方案提出三种波形都是比较简单且常见的波形，产生的方法由很多种，可以先产生方波，然后得到三角波和正弦波，也可以先得到正弦波， 然后翻过来再输出另外两种波形；可以用集成芯片，同时也可以用运 用各种元器件来实现振荡电路。(1 )利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器。(2 )可以选用专门的函数信号发生器，如 8038(3 )由 555定时器所构成的多谐振动器产生方波，方波经过积分器 的作用产生三角波，三角波在经过差分放大
4、电路的非线性转换为正 弦波。比较以上几种方案：(1 )方案比较简单同时也能产生任意波形并达到很高的频率。但成 本较高。( 2 )它们虽然能够甚好的实现波形的产生但是功能较少，太单一。3 )过程相对来说比较繁琐，但是思路很明亮，同时， 555 定时器所构成的多谐振动器产生方波是一种和常用的信号产生器，很具有 实用价值，同时，也很容易买到，同时选用改进的 555 多谐振荡形式产生方波可以通过调节可调电阻的阻值来调节产生方波的频率， 产生的方波经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过差分放大 电路的非线性转换为正弦波。差分放大器具有工作点稳定，输入阻 抗高，抗干扰能力较强，可以有效地抑制零点漂移因此
5、可将频率很 低的三角波变换成正弦波。因此，就我个人而言，选择第三种方案。用改进过的555多谐振荡形式产生方波，经过积分器的作用产生三角波，三角波在经过 差分放大电路的非线性转换为正弦波。电路图如下图第二章 电路的基本组成及工作原理由原理图可知该店路由三部分组成，555定时器构成多谐振动器、积分器、差分放大电路。第一节 系统组成框图第二节方波的产生11总体框图有555定时器构成多谐振动器产生方波（如下图）ri rF图 2.2.1 方波产生电路当电容 c2 被充电时， 2 和 6 引脚的电压都上升，此时二极管D1导通，接通+12V电源后，电容C被充电，Vc上升，当Vc上升 到2VCC/3时，触发器
6、被复位，同时放电BJT T导通，此时输出电平 Vo为低电平，电容C通过R2和T放电，使Vc下降。当Vc下降 到Vcc/3时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。电容器C经R2，R23，R21他们此时说分的总阻值设为R1放电,放电所需的时间为：tPL=R1 C In2=0.7 R 1 C ；当C放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R22、R21所分得 的阻值为R2向电容器C充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的 时间为tPH=R2CIn2=0.7 R2C ；当Vc上升到2Vcc/3时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到了一个周期性的方波，其频率为f=1 / (tPL+tPH)
7、 =1.43 / (R1+R2) C稳态时555电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通， 输出端 Vo 输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号加到 Vi 端。 并使2端电位瞬时低于1/3Vcc，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个稳态过程，电容C 开始充电， Vc 按指数规律增长。当 Vc充电到 2/3Vcc 时，高电平比较器动作，比较器 A1 翻转，输出 Vo从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳定，为下个触发脉冲的来 到作好准备。波形图见图2.2.2。Vi 030P卩8Von11:1 .1弋图 2.2.2同时电路的频率可以通过
8、调节电阻 R21、R22、R23来改变电路的频率，从而使得电路的频率可以在一定的范围内进行调节。第三节由方波输出为三角波（利用积分器来实现）图2.3.1波形发生器及图形如上图是一个由方波转换为三角波的电路图及其输出波形当A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贝U，有匕 務fs,妣代k dt “ Ci 1 CRi !即输出电压与输入电压成积分关系。当耳为固定值时ViCR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。此外，由于电容和滑动变阻器的存在，使得输出的三角波在输入矩形波频率一定的时候也能适当调整
9、，同时电容的存在，又滤除了其他波的干扰。提高了系统的抗干扰性。第四节 由三角波输出正弦波I 差分放大器的恒定电流；UT 温度的电压当量，当室温为25oc时，26mV。如果Uid为三角波，设表达式为Uid(t)=4*Um*(t-T/4)/T(0 v -, vo=1 ;v+ v v -, vo=0。(3 )基本RS触发器;Vcc电源(8)Rd复位控制电压v ic + vii为 阈值输入V12 _(2) 触发输入V，O放电端47)(a)：)?-443) vO5553 %图3.1.1 555定时器的电气原理图和电路符号原理图 (b )电路符号(4)放电三极管T及缓冲器G第二节 引脚的作用1引脚：接地端
10、，与地相接；2引脚：触发输入端；3引脚：电压输出端；4引脚：RD复位端：当 端接低电平，则时基电路不工作，此时不论、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引脚：电压控制端；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0.01 pF电容接地，以防引入干扰。6引脚:阈值输入端；7引脚：放电端；8引脚：电源输入端。外接电源 VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5 16V , CMOS型时基电路VCC的范围为 3 18V。一般用 5V。第三节 基本功能2 1当5脚悬空时，比较器C1和C2的比较电压分别为3 Vcc和3Vcc2 1（1
11、 ）当vI1亍Vcc，vI2 3Vcc时，比较器C1输出低电平，C2输出高电平，基本RS触发器被置0，放电三极管T导通，输出端vO为 低电平。2 1（2 ）当vI1 3Vcc，vI2 3Vcc时，比较器C1输出高电平，C2输出低电平，基本RS触发器被置1，放电三极管T截止，输出端vO为 高电平。2 1C1输出高电平，C2也输出高电平，即基本RS触发器R=1 ，S=1,触发器状态不变，电路（3 ）当 vI1 3Vcc 时，比较器亦保持原状态不变。由于阈值输入端（vl1）为高电平（2 V 3 cc）时，定时器输出低电平，因此也将该端称为高触发端（TH ）。因为触发输入端（vI2）为低电平（ 3 Vcc ）时，定时器输出高电平，因此也将该端称为低触发端（ TL）。如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0 VCC之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平 也将随之变化，并进而影响电路的工作状态。另外，RD为复位输入端，当RD为低电平时，不管其他输入端 的状态如何，输出vo为低电平，即RD的控制级别最高。正常工作 时，一般应将其接高电平。表33 3555定时器功能表阈值输入（vj触发输入（VI2）复位（rd）输出（vO）放电管TXX00导通 -V 2 V1V10导通3 cc3 cc 1V1
