555信号发生器

    方波三角波正弦波函数信号发生器
2、设计要求
a.设计、组装、调试方波、三角波、正弦波发生器
b.输出波形:方波、三角波、正弦波
3、设计方案
2.1实验原理
(1)方案一原理框图
            图1—— 方波、三角波、正弦波信号发生器的原理框图
首先由555定时器组成的多谐振荡器产生方波,然后由积分电路将方波转化为三角波,最后用低通滤波器将方波转化为正弦波,该方案调试容易。
(2)方案二原理框图
            图2—— 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图
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—方波—三角波函数发生器
的设计方法,电路框图如上。先通过RC正弦波荡电路产生正弦波,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。此电路具有良好的正弦波和方波信号。但经过积分器电路产生的同步三角波信号,存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的,而随着方波信号频率的改变,积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变,需同时改变积分时间常数的大小。
2.2函数发生器的方案选择
函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器,使用的器件可以是分立器件(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术,本课题未采用单片函数发生器模块8038。
方案一的电路结构、思路简单,运行时性能稳定且能较好的符合设计要求,且成本低廉、调整方便,关于输出正弦波波形的变形,可以通过可变电阻的调节来调整。而方案二,关于三角波的缺陷,不是能很好的处理,且波形质量不太理想,且频率调节不如方案一简单
方便。综上所述,我们选择方案一。
2.3方波发生电路的工作原理和论证
    利用555与外围元件构成多谐振荡器,来产生方波的原理。
用555定时器组成的多谐振荡器如图3所示。接通电源后,电容C2被充电,当电容C2上端电压Vc升到2Vcc/3时使555第3脚V0为低电平,同时555内放电三极管T导通,此时电容C2通过R3、Rp放电,Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时,V0翻转为高电平。电容器C2放电所需
的时间为
tpL= ( R3防盗井盖 +Rp) C2ln2                            零点在线(3-1)                                当放电结束时,T截止,Vcc将通过R1、R3、Rp 向电容器C2充电,Vc由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的时间为
tpH= (R1+R3+ Rp) C2ln2=0.7( R1+R3+ Rp) C2          (3-2) 
拔桩
Vc上升到2Vcc/3时,电路又翻转为低电平。如此周而复始,于是,在电路的输出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图4,其震荡频率为
f=1/(tpL+tpH)=1.43/(发电机集电环R1+2R3+2Rp) C2            (3-3) 
图4—— 由555定时器组成的多谐振荡器工作波形
2.3.1方波--三角波转换电路的工作原理
           
RC积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。在自动控制系统中,常用积分电路作为调节环节。此外,RC积分电路还可以用于延时、定时以及各种波形的产生或变换。
三相整流器
由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经C4耦合输出,如图5所示为RC积分电路,再经R与C积分,构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。
2.3.2三角波--正弦波转换电路的工作原理
原理:采用低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。
陶瓷手链
2.4总电路图
图7—— 函数发生器总电路图
    总电路图的原理:555定时器接成多谐振荡器工作形式,C2为定时电容,C2的充电回路是R2→R3→RP→C2;C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚(放电管)。由于R3+RP》R2,所以充电时间常数与放电时间常数近似相等,由IC的3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RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后,输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络,输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源指示灯。
作品实物图
心得体会:;通过制作函数发生器明白了555构成多谐振荡器的原理
焊接技术也得到了一定的锻炼,555定时器在电子产品的设计与制作中用得很多,555外加一些元器件后可以够成各种功能的电路,所有555的基本工作原理作为一个电子爱好者来说是必须掌握的

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