电子专业综合课程设计.docx

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1、电子专业综合课程设计课题一：信号发生器一：试验原理一、信号发生器根本原理函数发生器是能产生多种波形的信号发生器。如产生正弦波、三角波、方波、锯齿波、阶梯波和调频、调幅等调制波形。一般至少要求产生三角波、方波和正弦波。产生各种信号 波形的方法很多，其电路主要由振荡器、波形变换器和输出电路三个局部组成。如图1.1.1。图 1 函数发生器框图振荡电路主要产生具有肯定频率要求的信号。它打算了函数发生器的输出信号的频率调整范围、调整方式和频率的稳定度；在要求不高的场合，电路往往以需要产生的波形中的一种信号作为振荡信号。常用的振荡器有脉冲振荡器和正弦波振荡器。该局部主要考虑信号频率调整范围和频率的稳定度。

2、波形变换器功能是对振荡源产生的信号进展变换和处理，形成各种所需的信号波形。重点考虑波形的失真问题，通过实行各种措施尽可能使波形失真削减。输出电路是对各路波形信号进展幅度均衡和切换，并完成信号幅度的调整、功能；重点考虑输出端的特性，如输出波形的最大幅值、输出功率和输出阻抗等。二、555 芯片工作原理555 定时器由 3 个阻值为 5k的电阻组成的分压器、两个电压比较器 C1 和C2、根本 RS 触发器、放电三极管 TD 和缓冲反相器 G4 组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1 脚为接地端；2 脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6 脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4 脚为复

3、位端，输入负脉冲或使其电压低于0.7V可使555 定时器直接复位；5 脚为电压掌握端，在此端外加电压可以转变比较器的参考电压，不用时，经 0.01uF 的电容接地，以防止引入干扰；7 脚为放电端，555 定时器输出低电寻常，放电晶体管 TD 导通，外接电容元件通过 TD 放电；3 脚为输出端，输出高电压约低于电源电压 1V3V，输出电流可达 200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8 脚为电源端，可在 5V18V 范围内使用。图 2555 芯片内部构造图555 定时器工作时过程分析如下：5 脚经 0.01uF 电容接地，比较器C1 和C2 的比较电压为：UR1=2/3VCC、U

4、R2=1/3VCC。当 VI12/3VCC，VI21/3VCC 时，比较器C1 输出低电平，比较器C2 输出高电平，根本RS 触发器置 0，G3 输出高电平，放电三极管TD 导通，定时器输出低电平。当 VI12/3VCC，VI21/3VCC 时，比较器C1 输出高电平，比较器C2 输出高电平，根本RS 触发器保持原状态不变，555 定时器输出状态保持不来。当 VI12/3VCC，VI21/3VCC 时，比较器C1 输出低电平，比较器C2 输出低电平，根本RS 触发器两端都被置 1，G3 输出低电平，放电三极管TD 截止，定时器输出高电平。当 VI12/3VCC，VI21/3VCC 时，比较器C

5、1 输出高电平，比较器C2 输出低电平，根本RS 触发器置 1，G3 输出低电平，放电三极管TD 截止，定时器输出高电平。二：试验电路图及数据处理一、试验方案原理框图图 3 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， 最终用低通滤波器将方波转化为正弦波，但这样的输出将造成负载的输出正弦波波形变形， 由于负载的变动将拉动波形的崎变。二、 方波发生电路的工作原理图 4 由 555 定时器组成的多谐振荡器利用 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

6、后，电容C 被充电，当电容C22上端电压Vc 升到 2Vcc/3 时使 555 第 3 脚 V 为低电平，同时 555 内放电三极管T 导通，此0时电容C 通过R 、Rp 放电，Vc 下降。当Vc 下降到Vcc/3 时，V 翻转为高电平。电容器C2302放电所需的时间为t = ( RpL3+Rp) C ln2(3-1)2当放电完毕时，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t = (R +R + Rp) C ln2=0.7( R +R + Rp) C(3-2)pH132132当 Vc 上升到 2Vcc/3 时，电路又翻

7、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/t+t =1.43/(R +2R +2Rp) C(3-3)pLpH132图 5 由 555 定时器组成的多谐振荡器工作波形三、 方波-三角波转换电路的工作原理图 6 积分电路产生三角波RC 积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。在自动掌握系统中，常用积分电路作为调整环节。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。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。其根

8、本原理是电容的充放电原理。四、三角波-正弦波转换电路的工作原理图 7 三角波产生正弦波原理图原理：承受低通滤波的方法将三角波变换为正弦波。五、课题一总电路图图 8 由 555 组成的多种信号发生器总电路图的原理：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R2R3RPC2；C2 的放电回路是C2RPR3IC 的 7 脚(放电管)。由于R3+RPR2， 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，调整电位器RP 可转变振荡器的频率。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。PCB 原理图图 9正弦波、三角波、方波产生原理图三：试验波形结果方波Ucc=5V三角波：Ucc=5V正弦波：Ucc=5V课题二：有源滤波电路一：根本原理