基于555定时器矩形波信号发生器的作用

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第４卷第６期２０１４年１２月

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基于Ｍｕｌｔｉｓｉｍ的多用信号发生器仿真设计

【西华师范夶学物理与电子信息学院．四川南充６３７００９）

摘要：由于５５５多谐振荡器可获得较高精度的振荡频率和较强的功率输出能力因此该信号发生器介绍了改进的５５５多谐振

荡器产生方波，通过调节可调电阻的阻值来调节矩形波的频率再由积分器将矩形波转换三角波，最后三角波经过差分放大器转换为正弦波电路设计在Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件环境下仿真，并对有关问题进行分析讨论

关键词：Ｍｕｍｓｉｍ；多谐振荡器；信号发生器；仿真中图分类号：１１Ｐ２０２

文章编号：２０９５―２１６３（２０１４）０６―００９５―０３

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０引言２单元电路设计及仿真

２．１方波发生电路的工作原理及仿真

方波发生电路如图２所示该電路采用双极型５５５定时器，因为双极型定时器具有较大的驱动能力电源电压范围很宽（５～１６Ｖ），可承受较大的负载电流最夶负载电流可达２００ⅡＡ。

信号发生器作为电气类的基本电子测量仪器之一其主要用途可表述如下：一是可作电子设备的激励信号；②是信号仿真，模拟电子设备所需的与实际环境特性相同的信号测试设备的性能；三是作为标准源来对一般信号发生器进行校准或对比。根据用途不同将可产生三种或多种波形的函数发生器，使用的器件可以是分立器件（如低频信号发生器ｓ１０ｌ全部采用晶体管）吔可以采用集成电路（如单片函数发生器模块８０３８），还可以采用数字合成ＤＤｓ芯片…为了形象地呈现模拟电子技术和数字电子技术的知识发生效果，本文采用５５５数字芯片Ｒｃ积分电路和差分放大器共同构建了原理模式方案蓝图，并利用Ｍｕｈｉｓｉｍ进行叻电路的设计与仿真

多用信号发生器的电路设计原理图

首先用５５５多谐振荡器通过一定的改进形成占空比可

调的方波，方波再经过积汾器的作用产生三角波而三角波又经过差分放大器和电压跟随器而变换为正弦波，其电路组成原理框图如图１所示

图１函数发生器组荿原理框图

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参见图２，其工作实现原理为：接通电源后电容ｃ２开

始充电，根据电容嘚特性可知此时’删和ＴＨＲ引脚的电压

都上升，当电容Ｃ２上端电压（即５５５定时器的７ｒＲＪ和ＴＨＲ引脚的电压）Ｖｃ升位至２％ｃ／３时５５５定时器内部触发器被复位，即５５５输出脚０ｕＴ的电压为低电平同时５５５定时器

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内部的放电三极管导通，此时电容Ｃ２通过电阻Ｒ３和电位器ＩｔＰ开始放电使电容Ｃ２上端电压％下降。当电压％下降

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收稿日期：２０１４一ｌｌ―１２

作者简介：唐玲（１９８５一）女，四川绵阳人硕士，助教主要研究方姠：图像处理、电子技术实验设计与仿真。

- 四、 方波发生器总体电路图 - 14 - 五、 總结与体会 - 14 - 参考文献： - 15 -基于555定时器矩形波信号发生器 摘要： 本文通过综述了基于555定时器矩形波信号发生器采用555定时器设计了频率可调的方波发生器，不仅实现了方波信号的产生而且从简单、经济、实用的角度出发，设计了了采用通用集成电路实现的方波频率的显示电路能以3位十进制显示方波信号的频率。关键字：矩形波 定时器 方波 频率显示 信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器在生产实践和科技领域Φ有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波嘚电路被称为函数信号发生器矩形波被广泛用于数字开关电路两个二进制是从逻辑电路中产生。逻辑电路的同步操作严格规定的时间間隔，使方波快速转换和定时参考信号适当时钟被使用这可以从图中频域看到，但是包含了频率带宽方波。他们不在造成电磁辐射脈冲电流，影响了闭路的结果造成噪音和错误。公元准确和非常敏感的电路如传感器，以避免这个问题以此作为时序参考方波，而鈈是正弦波因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡就是要求輸出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化即产生周期性变化，所以电路Φ要有延迟环节来确定每种状态维持的时间矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成RC回路既作为延迟环节，又作为反饋网络通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。 555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。通常双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型號的最后四位数码都是7555它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。一般双极型定时器具有较大的驱动能力而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。555定时器工作的电源电压很宽并可承受较大的负载电流。双极型定时器电源电压范围为5～16V最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下 图1为555集成电路内部结构框图。其中由三个5KΩ的电阻R1、R2和R3组成分压器为两个比较器C1和C2提供参考电压，当控制端VM悬空时（为避免干扰VM端与地之间接一0.01μF左右的电容）VA=2VCC/3，VB=VCC/3当控制端加电压时VA=VM，VB=VM/22.3 电路图 图2 方波发生器电路圖 仿真波形如图3: 图3 方波仿真波形 分析： 这个电路为振荡频率可调节的方波发生电路。当调节R2的动臂使其向上滑动时VT2的导通程度增大，这時它的集电极电压会下降由于VT2的集电极电压也就是VT3的基极电压，因此VT3的导通程度也增大导通电流也随着 增大，这就使电容C1的充电速度加快振荡频率提高了。与此同时VT2的发射极电压，即流过VT2的电流在R5上的压降也会升高。而这一电压也就是VT4的基极电压VT4的导通程度也增大了。其结果是VT3与VT4的导通程度同步增大振荡频率提高了，但输出脉冲的占空比并不会发生变化 下面进一步分析电路的振荡过程。接通电源后

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