課程設(shè)計(jì)報(bào)告--方波發(fā)生電路

1、<p>　　模擬電路課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　題目：方波發(fā)生電路</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)總結(jié)……………………………………

3、………………………………....8</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)一個(gè)方波信號(hào)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(hào)發(fā)生器原理框圖</p><p>　　首先由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器產(chǎn)生方波，然后由積分電路將方波轉(zhuǎn)化為三角波，最后用低通濾波器將方波轉(zhuǎn)化為正弦波，但這樣的輸出將造成負(fù)載的輸出正弦波波形變形，因?yàn)樨?fù)載的變動(dòng)將拉動(dòng)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(hào)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(shè)計(jì)方法，電路框圖如上。先通過(guò)RC正弦波振蕩電路產(chǎn)生正弦波，再通過(guò)電壓比較器產(chǎn)生方波，最后通過(guò)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(hào)。但經(jīng)過(guò)積

6、分器電路產(chǎn)生的同步三角波信號(hào)，存在難度。原因是積分器電路的積分時(shí)間常數(shù)是不變的，而隨著方波信號(hào)頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度同時(shí)改變。若要保持三角波幅度不變，需同時(shí)改變積分時(shí)間常數(shù)的大小。</p><p>　　方案一的電路結(jié)構(gòu)、思路簡(jiǎn)單，運(yùn)行時(shí)性能穩(wěn)定且能較好的符合設(shè)計(jì)要求，且成本低廉、調(diào)整方便，關(guān)于輸出正弦波波形的變形，可以通過(guò)可變電阻的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)整。而方案二，關(guān)于三角波的缺陷，不是能很好的處理，且波形質(zhì)量

7、不太理想，且頻率調(diào)節(jié)不如方案一簡(jiǎn)單方便。綜上所述，我們選擇方案一。</p><p>　?。ǘ?55時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)和邏輯功能</p><p>　　1.電路結(jié)構(gòu)及邏輯功能 </p><p>　　圖1為555時(shí)基電路的電路結(jié)構(gòu)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(gè)部分組成。它的各個(gè)引腳功能

8、如下： 1腳：GND(或Vss)外接電源負(fù)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(shí)基電路VCC的范圍是4.5～16V，CMOS型時(shí)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(dāng)R端接低電平，則時(shí)基電路不工作，此時(shí)不論TR、TH處于何電平，時(shí)基

9、電路輸出為“0”，該端不用時(shí)應(yīng)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(nèi)部?jī)蓚€(gè)比較器的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)該端不用時(shí)，應(yīng)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(shí)器時(shí)電容的放電。電阻分壓器由三個(gè)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、　（三）利用555與外圍元件構(gòu)成多諧振蕩器，來(lái)產(chǎn)生方波的原理。</p><p>　　用555定時(shí)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(dāng)電容C1上端電壓Vc升到2Vcc/3時(shí)使555第3腳V0為低電平，同時(shí)555內(nèi)放電三極管T導(dǎo)通，此時(shí)電容C1通過(guò)R3、Rp放電，Vc下降。當(dāng)Vc下降到Vcc/3時(shí)，V0翻轉(zhuǎn)為高電平。電容器C1放電所需的時(shí)間為</p><p>　　tpL

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

12、p><p>　　當(dāng)Vc上升到2Vcc/3時(shí)，電路又翻轉(zhuǎn)為低電平。如此周而復(fù)始，于是，在電路的輸出端就得到一個(gè)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(jìn)行仿真。從Proteus仿真元件庫(kù)中調(diào)出所需元件，按電路圖接好線(xiàn)路，方波輸出端接一個(gè)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(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明電路圖可行，接下來(lái)就是PCB制圖、制板、</p><p><b>　　焊接、調(diào)試。</b></p><p&

14、gt;<b>　?。ㄎ澹㏄CB原理圖</b></p><p>　　利用Altium Designer制圖軟件進(jìn)行制圖。打開(kāi)Altium Designer制圖軟件，創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目：PCB項(xiàng)目，然后在這個(gè)PCB項(xiàng)目里創(chuàng)建一個(gè)原理圖和一個(gè)PCB文件。在原理圖上，從軟件的元件庫(kù)里調(diào)出所需元件，按電路圖接好線(xiàn)，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(xiàn)。點(diǎn)擊軟件菜單欄中“設(shè)計(jì)”按鈕，然后點(diǎn)擊其下的“update PCB Document.PCB2PcbDoc”按鈕，就將PCB原理圖封裝，布線(xiàn)到創(chuàng)建的PCB文件上，如圖12所示的PCB布線(xiàn)圖.</p><p>　　制圖軟件中的PCB原理圖封裝，布線(xiàn)。點(diǎn)擊軟件菜單欄中“設(shè)計(jì)”按鈕，然后點(diǎn)擊其下的“update PCB Document.PCB2PcbD

16、oc”按鈕，就將PCB原理圖封裝，布線(xiàn)到創(chuàng)建的PCB文件上，如圖下所示的PCB布線(xiàn)圖.</p><p>　　在PCB布線(xiàn)圖的視圖中，點(diǎn)擊菜單欄中的“查看”按鈕，然后點(diǎn)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(fù)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(shí)物圖：</p><p>　　方波波形產(chǎn)生電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　把電路板的電源接好，將輸出端接示波器，進(jìn)行整體測(cè)試、觀(guān)察。

18、針對(duì)其出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行排查校驗(yàn)，使其滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求?？傻玫綄?shí)測(cè)波形如圖下所示：</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)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?yàn)樵诟髟膮?shù)選擇上有些偏差。正弦波稍微有點(diǎn)失真是因?yàn)榉e分電路中充放電的時(shí)間不夠。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)總結(jié)</b></

19、p><p>　　為期二個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，在這三星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、焊接過(guò)程中我感觸頗深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)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(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我還深刻認(rèn)識(shí)到了“理論聯(lián)系實(shí)際”的這句話(huà)的重要性與真實(shí)性。而且通過(guò)對(duì)此課程的設(shè)計(jì)，我

20、不但知道了以前不知道的理論知識(shí)，而且也鞏固了以前知道的知識(shí)。最重要的是在實(shí)踐中理解了書(shū)本上的知識(shí)，明白了學(xué)以致用的真諦。如何運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際的問(wèn)題，提高我們的動(dòng)手能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)到電路的焊接以及調(diào)試過(guò)程中，我個(gè)人感覺(jué)調(diào)試部分是最難的，因?yàn)槟憷碚撚?jì)算的值在實(shí)際當(dāng)中并不一定是最佳參數(shù)，我們必須通過(guò)觀(guān)察效果來(lái)改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。其次，這次課程設(shè)計(jì)提高了我的團(tuán)隊(duì)合作水平，使我們配合更加默契，體會(huì)了在接好電路后測(cè)試出波形的那種喜悅