模拟电路课程设计报告。
题目：方波发生电路。
组长：20111302054 王可以。
组员：20111302040 马万武。
组员：20111302042 缪远鹏。
指导教师：丁伟。
目录。设计要求3
方案选择3555的基本功能4
电路**6pcb原理图7
实验总结8设计要求。
1 设计一个方波信号发生器。
2 频率为1000hz
3 要求占空比为60%
一）方波、三角波、正弦波发生器方案。
方案一原理框图
图1 方波、三角波、正弦波信号发生器原理框图。
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，最后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，因为负载的变动将拉动波形的崎变。
方案二原理框图。
图2 正弦波、方波、三角波信号发生器的原理框图。
rc正弦波振荡电路、电压比较器、积分电路共同组成的正弦波—方波—三角波函数发生器的设计方法，电路框图如上。先通过rc正弦波振荡电路产生正弦波，再通过电压比较器产生方波，最后通过积分电路形成三角波。此电路具有良好的正弦波和方波信号。
但经过积分器电路产生的同步三角波信号，存在难度。原因是积分器电路的积分时间常数是不变的，而随着方波信号频率的改变，积分电路输出的三角波幅度同时改变。若要保持三角波幅度不变，需同时改变积分时间常数的大小。
方案一的电路结构、思路简单，运行时性能稳定且能较好的符合设计要求，且成本低廉、调整方便，关于输出正弦波波形的变形，可以通过可变电阻的调节来调整。而方案二，关于三角波的缺陷，不是能很好的处理，且波形质量不太理想，且频率调节不如方案一简单方便。综上所述，我们选择方案一。
二）555时基电路的电路结构和逻辑功能。
1.电路结构及逻辑功能。
图1为555时基电路的电路结构和8脚双列直插式的引脚图，由图可知555电路由电阻分压器、电压比较器、基本rs触发器、放电管和输出缓冲器5个部分组成。它的各个引脚功能如下：
1脚：gnd(或vss)外接电源负端vss或接地，一般情况下接地。
8脚：vcc(或vdd)外接电源vcc，双极型时基电路vcc的范围是4.5～16v，cmos型时基电路vcc的范围为3～18v。一般情况下选用5v。
3脚：out（或vo）输出端。
2脚：tr低触发端。
6脚：th高触发端。
4脚：r是直接清零端。当r端接低电平，则时基电路不工作，此时不论tr、th处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用时应接高电平。
5脚：co(或vc)为控制电压端。若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，当该端不用时，应将该端串入一只0.01μf电容接地，以防引入干扰。
7脚：d放电端。该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
电阻分压器由三个5kω的等值电阻串联而成。电阻分压器为比较器c1、c2提供参考电压，比较器c1的参考电压为2/3vcc，加在同相输入端，比较器c2的参考电压为1/3vcc，加在反相输入端。比较器由两个结构相同的集成运放c1、c2组成。
高电平触发信号加在c1的反相输入端，与同相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本rs触发器r端的输入信号；低电平触发信号加在c2的同相输入端，与反相输入端的参考电压比较后，其结果作为基本rs触发器s端的输入信号。基本rs触发器的输出状态受比较器c1、c2的输出端控制。
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器c1、c2基准电压分别为2/3vcc，1/3vcc的情况下，555时基电路的功能表如表1示。
三）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。接通电源后，电容c1被充电，当电容c1上端电压vc升到2vcc/3时使555第3脚v0为低电平，同时555内放电三极管t导通，此时电容c1通过r3、rp放电，vc下降。当vc下降到vcc/3时，v0翻转为高电平。
电容器c1放电所需的时间为。
tpl=r2c1ln21-1当放电结束时，t截止，vcc将通过r1、r3、rp 向电容器c1充电，vc由vcc/3 上升到2vcc/3所需的时间为。
tph= (r1+r2)c2ln2=0.7( r1+r2)c11-2)
当vc上升到2vcc/3时，电路又翻转为低电平。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**频率为。
f=1/（tpl+tph）=1.43/(r1+2r2)c11-3)
四）电路**。
用proteus电路**软件进行**。从proteus**元件库中调出所需元件，按电路图接好线路，方波输出端接一个虚拟的示波器，接通电源后，可得如图下图所示的输出方波**图。
**结果完全符合设计要求，说明电路图可行，接下来就是pcb制图、制板、
焊接、调试。
五）pcb原理图。
利用altium designer制图软件进行制图。打开altium designer制图软件，创建一个项目：pcb项目，然后在这个pcb项目里创建一个原理图和一个pcb文件。
在原理图上，从软件的元件库里调出所需元件，按电路图接好线，可得如图下所示的正弦波、三角波、方波原理图。
将将altium designer制图软件中的pcb原理图封装，布线。点击软件菜单栏中“设计”按钮，然后点击其下的“update pcb 按钮，就将pcb原理图封装，布线到创建的pcb文件上，如图12所示的pcb布线图。
制图软件中的pcb原理图封装，布线。点击软件菜单栏中“设计”按钮，然后点击其下的“update pcb 按钮，就将pcb原理图封装，布线到创建的pcb文件上，如图下所示的pcb布线图。
在pcb布线图的视图中，点击菜单栏中的“查看”按钮，然后点击其下的“显示三维pcb板”按钮，就得到如图13所示的pcb板三维图。
将各元件安装到pcb板上。
1)把555集成块插入pcb板，注意方向，然后焊接好。
2)注意直流源的正负及接地端。
3) 分别把各电阻，电容放入所定位置，注意电容的极性，然后焊接好。
安装完各元件后的得到的电板实物图：
方波波形产生电路的实验结果。
把电路板的电源接好，将输出端接示波器，进行整体测试、观察。针对其出现的问题，进行排查校验，使其满足实验要求。可得到实测波形如图下所示：
实验分析。输出的各波形的参数范围有些许的偏差，是因为在各原件的参数选择上有些偏差。正弦波稍微有点失真是因为积分电路中充放电的时间不够。
实验总结。为期二个星期的课程设计已经结束，在这三星期的学习、设计、焊接过程中我感触颇深。使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过对函数信号发生器的设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用的仪器仪表；了解了电路的连接、焊接方法；以及如何提高电路的性能等等。
通过对函数信号发生器的设计，我还深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。
如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。其次，这次课程设计提高了我的团队合作水平，使我们配合更加默契，体会了在接好电路后测试出波形的那种喜悦，体会到成功来自于汗水，体会到成果的来之不易。
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