基于555时基电路的方波信号源.doc

华侨大学工学院 课程设计 专业班级： 信息工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 任务要求 1.设计制作要求 使用 555 时基电路产生频率为 20kHz-50kHz 的方波Ⅰ作为信号源； 利用此方波Ⅰ，可在四个通道输出 4 种波形：每通道输出方波Ⅱ、三角波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ中的一种波形，每通道输出的负载电阻均为 600 欧姆。 2.五种波形的设计要求 （1）使用 555 时基电路产生频率 20kHz-50kHz 连续可调，输出电压幅度为 1V 的方波Ⅰ； （2）使用数字电路 74LS74，产生频率 5kHz-10kHz 连续可调，输出电压幅度 为 1V 的方波Ⅱ； （3）使用数字电路 74LS74，产生频率 5kHz-10kHz 连续可调，输出电压幅度 峰峰值为 3V 的三角波； （4）产生输出频率为 20kHz-30kHz 连续可调，输出电压幅度峰峰值为 3V 的 正弦波Ⅰ； （5）产生输出频率为 250kHz，输出电压幅度峰峰值为 8V 的正弦波Ⅱ； 方波、三角波和正弦波的波形应无明显失真（使用示波器测量时）。频率误 差不大于 5%；通带内输出电压幅度峰峰值误差不大于 5%。 电源 只能选用+10V 单电源，由稳压电源供给，不得使用额外电源。 4.测试要求 要求预留方波Ⅰ、方波Ⅱ、三角波、正弦波Ⅰ、正弦波Ⅱ和电源测试 端子。 负载 每通道输出的负载电阻 600 欧姆应标清楚、 至于明显位置， 便于检查。 总结： 1、使用555时基电路产生频率20kHz-50kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅰ； 2、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度为1V的方波Ⅱ； 3、使用数字电路74LS74，产生频率5kHz-10kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的三角波； 4、产生输出频率为20kHz-30kHz连续可调，输出电压幅度峰峰值为3V的正弦波Ⅰ； 5、产生输出频率为250kHz，输出电压幅度峰峰值为8V的正弦波Ⅱ； 二、电路设计 1、设计原理 74ls74四分频： LM324:LM324为四通道运算放大器，积分电路、低通滤波器、带通滤波器，从而信号的运算处理。555多谐振荡器 T=tw1+tw2 tw1=0.7(R1+R2)*C tw2=0.7R2*C f=1/T 所以调节R2的阻值，就可以调节所产生方波的频率，调节输出端的滑动变阻器就可以调节所产生方波的幅值。 2）74ls74分频器Cp接时钟，Q=1,D=/Q=OUT,R=S=0(接地)，就是Q端接高电平，D端接Q非，值位复位端都接地。这就组成了一个二分频D触发器，两个D触发器串联，就构成了四分频器。 3 ）积分电路 然后再选择电路元件：当时间常数τ=RC确定时，再选择R和C的值，因为积分电路的输入电阻Ri等于R，R的值可以大一些。 最后确定RP、Rf：RP是静态的平衡平衡电阻;在积分电容的两端并联一个电阻Rf，来预防饱和或截止现象。 计算公式如下： f=1/（2πRC） Vo=-(Vs/RC)*t=-(Vs/τ)t 4 ）低通滤波器 低通滤波器是有两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，是容许低于截止频率的信号通过， 但高于截止频率的信号不能通过的滤波装置。20kHz-30kHz的方波经过低通滤波器后可以将20kHz-30kHz正弦波过滤出来。 其通带电压增益： Ao=Avf=1+Rf/R1 f=1/（2πRC） 5 ）带通滤波器 带通滤波器的带宽为上限截止频率与下限截止频率之差。在有源带通滤波器的中心频率fo处： 电压增益Ao=B3/2B1 品质因数 ：3dB 带宽B=1/（п*R3*C） 根据设计确定的Q、fo、Ao值，求出各元件参数值。 R1=Q/（2пfoAoC） R2=Q/（（2Q2-Ao）*2пfoC） R3=2Q/（2пfoC）。 上式中， C为0.01Uf。 三、系统功能、仿真测试 1 ）555多谐振荡器 由555定时器和外接元件R1、R2和C构成的多谐振荡器，2脚与6脚直接相连，电路没有稳态，只有两个暂稳态，电路也不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向电容C充电，使电路产生震荡，电容在1/3VCC和VCC之间充电和放电其仿真波形74分频电路-10 kHz的方波，然后经过分压电路，就得到5kHz-10 kHz的方波幅值为1V的方波II。 74ls74四分频电路原理如图所示仿真效果图 用积分电路来进行方波到三角波的变换，为了使积分输出的波形