課程設計報告--方波發(fā)生電路

1、<p>　　模擬電路課程設計報告</p><p><b>　　題目：方波發(fā)生電路</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　設計要求………………………………………………………………………3</p><p>　　方案選擇…………………………………………………………

2、……………3</p><p>　　555的基本功能……………………………………………………………….4</p><p>　　電路仿真……………………………………………………………………....6</p><p>　　PCB原理圖…………………………………………………………………...7</p><p>　　實驗總結……………………………………

3、………………………………....8</p><p><b>　　設計要求</b></p><p>　　1 設計一個方波信號發(fā)生器</p><p>　　2 頻率為1000HZ</p><p>　　3 要求占空比為60%</p><p>　?。ㄒ唬┓讲?、三角波、正弦波發(fā)生器方案</p>

4、<p><b>　　方案一原理框圖 </b></p><p>　　圖1 方波、三角波、正弦波信號發(fā)生器原理框圖</p><p>　　首先由555定時器組成的多諧振蕩器產生方波，然后由積分電路將方波轉化為三角波，最后用低通濾波器將方波轉化為正弦波，但這樣的輸出將造成負載的輸出正弦波波形變形，因為負載的變動將拉動波形的崎變。</p><p&

5、gt;<b>　　方案二原理框圖</b></p><p>　　圖2 正弦波、方波、三角波信號發(fā)生器的原理框圖</p><p>　　RC正弦波振蕩電路、電壓比較器、積分電路共同組成的正弦波—方波—三角波函數(shù)發(fā)生器的設計方法，電路框圖如上。先通過RC正弦波振蕩電路產生正弦波，再通過電壓比較器產生方波，最后通過積分電路形成三角波。此電路具有良好的正弦波和方波信號。但經過積

6、分器電路產生的同步三角波信號，存在難度。原因是積分器電路的積分時間常數(shù)是不變的，而隨著方波信號頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度同時改變。若要保持三角波幅度不變，需同時改變積分時間常數(shù)的大小。</p><p>　　方案一的電路結構、思路簡單，運行時性能穩(wěn)定且能較好的符合設計要求，且成本低廉、調整方便，關于輸出正弦波波形的變形，可以通過可變電阻的調節(jié)來調整。而方案二，關于三角波的缺陷，不是能很好的處理，且波形質量

7、不太理想，且頻率調節(jié)不如方案一簡單方便。綜上所述，我們選擇方案一。</p><p>　　（二）555時基電路的電路結構和邏輯功能</p><p>　　1.電路結構及邏輯功能 </p><p>　　圖1為555時基電路的電路結構和8腳雙列直插式的引腳圖，由圖可知555電路由電阻分壓器、電壓比較器、基本RS觸發(fā)器、放電管和輸出緩沖器5個部分組成。它的各個引腳功能

8、如下： 1腳：GND(或Vss)外接電源負端VSS或接地，一般情況下接地。 8腳：VCC(或VDD)外接電源VCC，雙極型時基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時基電路VCC的范圍為3～18V。一般情況下選用5V。 3腳：OUT（或Vo）輸出端。 2腳：TR低觸發(fā)端。 6腳：TH高觸發(fā)端。 4腳：R是直接清零端。當R端接低電平，則時基電路不工作，此時不論TR、TH處于何電平，時基

9、電路輸出為“0”，該端不用時應接高電平。 5腳：CO(或VC)為控制電壓端。若此端外接電壓，則可改變內部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。 7腳：D放電端。該端與放電管集電極相連，用做定時器時電容的放電。電阻分壓器由三個5kΩ的等值電阻串聯(lián)而成。電阻分壓器為比較器C1、C2提供參考電壓，比較器C1的參考電壓為2/3Vcc</p><p>　

10、?。ㄈ├?55與外圍元件構成多諧振蕩器，來產生方波的原理。</p><p>　　用555定時器組成的多諧振蕩器如圖3所示。接通電源后，電容C1被充電，當電容C1上端電壓Vc升到2Vcc/3時使555第3腳V0為低電平，同時555內放電三極管T導通，此時電容C1通過R3、Rp放電，Vc下降。當Vc下降到Vcc/3時，V0翻轉為高電平。電容器C1放電所需的時間為</p><p>　　tpL

11、=R2C1ln2 (1-1) 當放電結束時，T截止，Vcc將通過R1、R3、Rp 向電容器C1充電，Vc由Vcc/3 上升到2Vcc/3所需的時間為</p><p>　　tpH= (R1+R2)C2ln2=0.7( R1+R2)C1 (1-2) </

12、p><p>　　當Vc上升到2Vcc/3時，電路又翻轉為低電平。如此周而復始，于是，在電路的輸出端就得到一個周期性的矩形波。電路的工作波形如圖4，其震蕩頻率為</p><p>　　f=1/（tpL+tpH）=1.43/(R1+2R2)C1 (1-3) </p><p><b>　?。ㄋ模╇娐贩抡?lt;/b></p>&l

13、t;p>　　用Proteus電路仿真軟件進行仿真。從Proteus仿真元件庫中調出所需元件，按電路圖接好線路，方波輸出端接一個虛擬的示波器，接通電源后，可得如圖下圖所示的輸出方波仿真圖。</p><p>　　仿真結果完全符合設計要求，說明電路圖可行，接下來就是PCB制圖、制板、</p><p><b>　　焊接、調試。</b></p><p&

14、gt;<b>　　（五）PCB原理圖</b></p><p>　　利用Altium Designer制圖軟件進行制圖。打開Altium Designer制圖軟件，創(chuàng)建一個項目：PCB項目，然后在這個PCB項目里創(chuàng)建一個原理圖和一個PCB文件。在原理圖上，從軟件的元件庫里調出所需元件，按電路圖接好線，可得如圖下所示的正弦波、三角波、方波原理圖。</p><p>　　將將

15、Altium Designer制圖軟件中的PCB原理圖封裝，布線。點擊軟件菜單欄中“設計”按鈕，然后點擊其下的“update PCB Document.PCB2PcbDoc”按鈕，就將PCB原理圖封裝，布線到創(chuàng)建的PCB文件上，如圖12所示的PCB布線圖.</p><p>　　制圖軟件中的PCB原理圖封裝，布線。點擊軟件菜單欄中“設計”按鈕，然后點擊其下的“update PCB Document.PCB2PcbD

16、oc”按鈕，就將PCB原理圖封裝，布線到創(chuàng)建的PCB文件上，如圖下所示的PCB布線圖.</p><p>　　在PCB布線圖的視圖中，點擊菜單欄中的“查看”按鈕，然后點擊其下的“顯示三維PCB板”按鈕，就得到如圖13所示的PCB板三維圖。</p><p>　　將各元件安裝到PCB板上</p><p>　　(1)把555集成塊插入PCB板，注意方向，然后焊接好。<

17、/p><p>　　(2)注意直流源的正負及接地端。</p><p>　　(3) 分別把各電阻，電容放入所定位置，注意電容的極性，然后焊接好。</p><p>　　安裝完各元件后的得到的電板實物圖：</p><p>　　方波波形產生電路的實驗結果</p><p>　　把電路板的電源接好，將輸出端接示波器，進行整體測試、觀察。

18、針對其出現(xiàn)的問題，進行排查校驗，使其滿足實驗要求。可得到實測波形如圖下所示：</p><p><b>　　實驗分析</b></p><p>　　輸出的各波形的參數(shù)范圍有些許的偏差，是因為在各原件的參數(shù)選擇上有些偏差。正弦波稍微有點失真是因為積分電路中充放電的時間不夠。</p><p><b>　　實驗總結</b></

19、p><p>　　為期二個星期的課程設計已經結束，在這三星期的學習、設計、焊接過程中我感觸頗深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過對函數(shù)信號發(fā)生器的設計，我掌握了常用元件的識別和測試；熟悉了常用的儀器儀表；了解了電路的連接、焊接方法；以及如何提高電路的性能等等。</p><p>　　通過對函數(shù)信號發(fā)生器的設計，我還深刻認識到了“理論聯(lián)系實際”的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設計，我

20、不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的真諦。如何運用所學的知識去解決實際的問題，提高我們的動手能力。在整個設計到電路的焊接以及調試過程中，我個人感覺調試部分是最難的，因為你理論計算的值在實際當中并不一定是最佳參數(shù)，我們必須通過觀察效果來改變參數(shù)的數(shù)值以期達到最好。其次，這次課程設計提高了我的團隊合作水平，使我們配合更加默契，體會了在接好電路后測試出波形的那種喜悅