可调信号发生器

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1、一、概述本课程设计的内容是做一个可调ex波形发生器，通过在设计的过程中，能够深入了解波形发生器的工作原理，并能更灵活地掌握555触发器和比较器等基本元件。该波形发生器由于可以通过改变相应的阻值从而控制波形的增减速率，因此对同学们做不同类型的波形实验很有帮助而且以该波形作为输入信号可以实现延时控制、收音机的调频等简单控制系统。要求设计一系统，其输出周期波形如图1所示。将一个周期分为三段，段为指数上升阶段，、为指数下降阶段。图1可调ex波形发生器输出波形二、工作原理该系统的系统框图如图2所示，由脉冲信号发生器产生脉

2、冲信号，同时再由单稳态电路调控脉冲的宽度，从而控制下面电路对电容充放电时间的调整以及开关的闭合控制，接着单稳态输出的脉冲和比较器出来的信号共同控制开关来给电容充放电而得到所需的信号。14脉冲信号发生器单稳态电路控制电路开关与电阻网络比较器C图2系统方框图脉冲信号发生器可以通过555定时器构成，单稳态电路也可由555构成，开关则可采取C4066芯片。一、电路设计1、脉冲信号发生器电路该电路的原理图如图3所示。14图3脉冲信号发生器电路原理图此555谐振电路能自发产生一定占空比的脉冲信号，通过对R3、R4的改变可以

3、改变占空比，此时产生的信号便是是输入信号的原始状态，以便接下来的其他电路对其进行调整，从而得出本实验想要的输入脉冲。接通VCC后，VCC经R3和R4对C充电。当2号输入的vc上升到2VCC/3时，vo=0，T导通，C通过R4和T放电，vc下降。当vc下降到VCC/3时，vo又由0变为1，T截止，VCC又经R3和R4对C充电。如此重复上述过程，在输出端vo产生了连续的矩形脉冲。1、单稳态电路单稳态电路原理图如图4所示。图4单稳态电路原理图此单稳态电路是对前一个的输出信号进行调整产生理想信号的电路，通过对R1的阻值

4、的调整即可改变成不同脉宽的脉冲信号，用来实现实验所需不同结果。由多谐振荡器产生的脉冲作为单稳态电路的输入端，当输入的低电平来临时，电路通过R1对C3进行充电14，在充电过程不能连续触发，同时3号输出高电平，一旦电容冲到VCC立马开始放电，与此同时，3号输出低电平，如此往复就形成有一定脉宽的脉冲电路，而通过对R1的改变就可以调节脉宽使之符合要求。1、控制电路电路原理图如图5所示。U2A74S02DU3A74S02DU6A7402NU8A7404N121519输入B输入A开关1开关2图5控制电路原理图通过该电路可以

5、控制输入信号产生不同状态的高低点评来控制开关的闭合断开，实现电容的充放电。2、开关与电阻网络电路原理图如图6所示。14图6开关与电阻网络原理图由于本实验需要三个电容状态，故需要开关电阻网络电路来控制实现功能，当使能端通以高电平时，其对应的开关就相应的闭合，同理若是低电平则相应的断开。1、比较器电路电路原理图如图7所示。14图7比较器电路原理图比较器电路可以让电容的输出状态与给定的一个定值电压比较，得到一个想要的高低脉冲信号，反过来和单稳态电路产生的脉冲共同作为控制电路的输入信号。一、性能测试1、脉冲信号发生器的

6、测试，其输出电压波形图如图8所示。表1555多斜振荡器电路测试C1值（uF）C2值（uF）R3值（kΩ）R4值（kΩ）频率（Hz）周期（ms）10.011.752.02504．0由多谐振荡器工作原理可知：T=0.7*(R3+2*R4)*C1=4.0msT1=0.7*(R3+R4)*C1=2.6msT2=0.7*R4*C1=1.4ms图8脉冲信号发生器输出电压波形图2、单稳态电路的测试，其输出波形如图9所示。表2555单稳态电路测试R1值（kΩ）C3值（uF）频率（Hz）周期（ms）212504.014由555接

7、成的单稳态电路工作原理可知：=1.1*R1*C3=2.2ms图9单稳态输出电压波形图1、控制电路及比较器电路测试，其输出电压波形如图10所示表3开关控制真值表AB开关1开关2开关300100010100X00114图10开关控制端及比较器输出电压波形图5、电路整体性能测试如图11、12、13、14所示。14图11理想输出波形R2=2.5kΩR7=1kΩR6=0.5kΩ图12改变充电阻值R2=2kΩR7=1kΩR6=0.5kΩ14图13改变放电1电阻R2=2.5kΩR7=1.3kΩR6=0.5kΩ14图14改变放

8、电2电阻R2=2.5kΩR7=1kΩR6=1.5kΩ一、结论设计出来的成品能基本满足设计要求，在这个设计题中重点和难点都存在于控制电路的设计这一块，原因在于必须要输出结果和输入两方面联合控制，自己想的时候抓不住头绪，但在老师的帮助下，开始想通过门电路和触发器共同控制开关电阻网络，在不懈的努力下，终于解决了这个大难题，接下来就好办了，按部就班，一一实现了关联功能，从而组成一个完整的系统，