-
目
录
摘要
.............
...........................................
2
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
......................................
4
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
.....................................
10
第一节
电路组成
............
.............................
11
第二节
引脚的作用
.......................................
12
第三节
基本功能
............
.............................
13
第四章
元件清单
............................................
15
第五章
总结
................................................
16
附录及参考文献
.............................................
17
第一节
附录
..............
..............................
17
一
多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器
.........
17
二
电路原理图
.......................................
19
第二节
参考文献
............
............................
20
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、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。<
/p>
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
< br>）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
< br>）
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电路的非线性转换为正
弦波。
< br>
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<
/p>
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
555
定时器
积
分
网络
<
/p>
差
分
放
大
电路
三角波
正弦波
方波
图<
/p>
2.1.1
总体框图
第二节
方波的产生
有
555
定时器构成多谐振动器产生方波（如下图）
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
< br>下降。当
Vc
下降
到
Vcc/3
时，触发器又被臵位，
Vo
翻转为高电平。
电容器
C
经
R2<
/p>
，
R23
，
R2
1
他们此时说分的总阻值设为
R1
’<
/p>
放电
,
放电所需的时间为：
tPL=R1
’C ln2≈0.7
R
1
’C
；
当
C
放电结束时，
T
截止，
Vcc
将通过
R1<
/p>
、
R22
、
R2
1
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=R2`C
ln2≈0.7
R2`C
；
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) ≈1.43 /[ (R1’+R2’)
C]
稳态时
555
< br>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<
/p>
到作好准备。波形图见图
2.2.2
。<
/p>
图
2.2.2
同时电
路的频率可以通过调节电阻
R21
、
R
22
、
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
则
，有
当
为固定值时
即输出电压与输入电压成积分关系。
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，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
图
2.4.1
波形转换
分
析表明，传输特性曲线的表达式为：
iC=aI/[1+exp(-Uid/UT)]
I
——
差分放大器的恒定电流；
UT
——
温度的电压当量，当室温为
25o
c
时，
≈
26mV
。
如果
Uid
为三角波，设表达式为
Uid(t)=[4*Um*(t-T/4)]/T
(0<=t<=T/2)
Uid(t)=[-4*Um*(t-3*T/4)]/T
(T/2<=t<=T)
式中
<
/p>
Um
——
三角波的幅度；
T
——
三角波的周期。
为使输出波形更接近正弦波，
（
1
）传输特性曲线越对称，线性区越窄越
好。
（
2
）
三角波的幅度
Um
应正好使晶体管接近饱和区或截止区。
（
3
）图为实现三
角波
——
正弦波变换的电路。其中
RP
1
调节三角
波的幅度，
RP2
调整电路的对称性，其并联电阻
RE2
用来减小
差分
放大器的线性区。电容
C6,C7
为隔直电容，
C7
为滤波电容，以滤
除
谐波分量，改善输出波形。
隔直电容
C6
、
C7
要取得较大，因为输出频率
很低，取
，滤波
电容视输出的波形而
定，
若含高次斜波成分较多，
可取得较小，
一
般为几十皮法至
0.1
微法。
RE
13=100
欧与
R25=100
欧姆
相并联，
以减小差分放大器的线性区。
第三章
555
定时器的介绍
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
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