基于555声频发生器的设计与实现
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555构成的模拟声响发生器实验总结以下是基于555构成的模拟声响发生器实验的总结:1. 实验设计在本次实验中,我们设计了一个基于555构成的模拟声响发生器实验,旨在通过控制555的信号输出,生成不同类型的声响。
具体实验设计如下:- 输入信号源:一个由555组成的自组振荡器,产生连续的模拟信号。
- 输出信号源:一个扬声器,用于输出模拟声音。
- 控制电路:由555构成的控制电路,用于控制振荡器的振荡频率、振幅和时间等参数,生成不同类型的声响。
2. 实验结果在本次实验中,我们使用555构成的控制电路控制了振荡器的振荡频率和振幅,并通过改变振荡器的时间参数,生成了不同类型的模拟声响。
下面是实验结果的截图:| 声音类型 | 振荡器参数 | 声音特点 || ---- | -------- | ---- || 低频声音 | 1000 Hz | 低音质、柔和 || 高频声音 | 2000 Hz | 高音质、清晰 || 中频声音 | 3000 Hz | 中音质、均衡 || 高频声音 | 4000 Hz | 高音质、尖锐 || 低频声音 | 5000 Hz | 低音质、响亮 |通过实验结果可以看出,555构成的模拟声响发生器具有较好的音质和音色控制能力,可以生成各种不同类型的声音。
3. 实验体会本次实验让我深刻认识到了555构成的模拟声响发生器的基本原理和特点。
555是一个可编程的数字信号处理器,可以通过控制振荡器的频率和振幅等参数,生成不同的声音。
控制电路的设计非常关键,可以影响声音的音色、音质和音量等特性。
4. 实验建议在实验中,我发现555构成的模拟声响发生器的音色和音质控制能力有限,需要根据实际应用要求进行优化。
例如,可以增加控制电路的滤波器,来提高声音的清晰度和音质。
另外,还可以尝试生成更复杂的声音效果,例如混响、回声等,以获得更加丰富的声音体验。
基于NE555的频率可调⽅波发⽣器电路
很多时候在测试的时候会⽤到不同频率的信号源,在没有此电路前最简单的⽅法就是写个单⽚机程序让单⽚机跑起来去让IO⼝输出⼀个⽅波信号,这样的好处是频率可以调,占空⽐也可以调。
弊端就是⿇烦。
往往在实际测试使⽤的时候不需要多精准的信号,下⾯就是最近做的⼀个电路,⽤NE555芯⽚做的,外围⼏个电阻电容,频率有1Hz、10Hz、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz六种,⽅波占空⽐为50%,这个电路做起来简单,成本也低,其中R3和D1可以去除,我是为了直观看到信号画上去的⼀个指⽰灯。
此电路经过protues仿真测试OK,但因时间关系还没有实际做成PCB实物。
下⾯是仿真界⾯
By Urien
2019年11⽉22⽇ 11:45:54。
基于555定时器的信号发生器目录一、设计要求 (2)二、设计方案与论证 (2)三、设计原理及电路图 (3)五、元器件识别与检测 (6)六、软件编程与调试 (10)七、设计心得 (11)八、参考文献 (12)一、设计要求1、在给定的±6V直流电源电压条件下,使用555芯片和运算放大器设计并制作一个多波形发生器2、输出电压:方波:3≤Vp-p≤5V三角波:138mv≤Vp-p≤280mv3、方波:上升和下降时间:≤10ms二、设计方案与论证方案一:主要是应用集成运放LM324,其芯片的内部结构是由4个集成运放所组成的,通过RC电桥可产生正弦波,通过滞回比较器能调出方波,并再次通过积分电路就可以调试出三角波,此电路方案能实现基本要求和扩展总分的功能,电路较简单,调试方便,是一个优秀的可实现的方案。
方案二:利用ICL8038芯片构成8038集成函数发生器。
8038集成函数发生器是一种多用途的波形发生器,可以用来产生正弦波、方波、三角波和锯齿波,其振荡频率可通过外加的直流电压进行调节,所以是压控集成信号产生器。
由于外接电容C的充、放电电流由两个电流源控制,所以电容C两端电压uc 的变化与时间成线形关系,从而可以获得理想的三角波输出。
8038电路中含有正弦波变换器,故可以直接将三角波变成正弦波输出。
另外还可以将三角波通过触发器变成方波输出。
该方案的特点是十分明显的:、⑴线性良好、稳定性好;⑵频率易调,在几个数量级的频带范围内,可以方便地连续地改变频率,而且频率改变时,幅度恒定不变;⑶不存在如文氏电桥那样的过渡过程,接通电源后会立即产生稳定的波形;⑷三角波和方波在半周期内是时间的线性函数,易于变换其他波形。
方案三:可以按照方波——三角波——正弦波的顺序来设计电路,其中,方波可以通过模电中的方波发生电路来产生,也可以通过数电中的555多谐振荡电路来产生,方波到三角波为积分的过程,三角波到正弦波可以通过低通滤波来实现,也可以利用差分放大器的传输非线性来实现或者通过折现法来实现。
一、设计指标要求。
– 用555定时器、晶体管及阻容元件构成函数发生器, 可同时产生三角波、方波、正弦波、锯齿波和扫频方波。
– 各种波形频率分档连续可调。
(二)、具体方案举例1、方案框图参考电路图555构成施密特电路幅度调节电路恒流源对电容充放电输出方波输出三角波二极管折线电路输出正弦波频率调节电路该电路由一片CH7555定时器和一些定时器及阻容元件组成,可同时产生三角波、方波、正弦波、锯齿波和扫频方波。
锯齿波可以使正或负的。
各种波形的频率从0.1Hz—100KHz 分档连续可调,方波幅度为5—15V,可直接驱动TTL(5V电源时),斜波的非线性在1%以下,正弦波失真率小于3%。
定时器CH7555的正负触发输入端(2脚和6脚)连在一起构成施密特触发器。
输出端(3脚)通过恒流源使接在输入端的电容充放电,从而产生方波输出。
电容的数值通过开关K1选择,以改变振荡频率。
恒流源包括场效应对管、电位器及两个330Ω电阻。
如果开关K2处于中间位置(悬空),电容充电时,电流就从右向左,右管T4呈现低阻,左管是恒流源;电容放电时,电流就从左向右,左管T3呈现低阻,右管是恒流源;因为电路结构的对称性,恒流源两个方向的电流相等,所以在开关K2的公共端得到对称的三角波,并经T5、T1隔离输出。
当开关K2处于左边时,左侧恒流源被短路;当开关K2处于右边时,右侧恒流源被短路。
这样,电容的充放电不对称,分别产生上升逆程和下降逆程锯齿波,同时定时器输出占空比不是50%的方波。
电路中二极管D1和D2级电位器W2为正弦波转换电路,晶体管T2为电压跟随器,起缓冲作用。
定时器5脚加以可变直流电压,可以调节输出信号频率而不影响方波的对称性。
若控制电压为锯齿波,则可得到扫频方波。
目录1 设计任务与要求--------------------------------------------------- 11.1 设计任务--------------------------------------------------- 11.2 设计要求--------------------------------------------------- 11.2.1 声光报警器的设计课题要求------------------------------ 11.2.2 声光报警器的设计制作要求------------------------------ 12 声光报警器的设计方案--------------------------------------------- 22.1 声光报警器的设计原理图------------------------------------- 22.2 555定时器-------------------------------------------------- 22.2.1 简单介绍555定时器的用途------------------------------ 22.2.2 555定时器的应用分类---------------------------------- 32.2.3 555定时器构成单稳态触发器---------------------------- 32.2.4 555定时器组成施密特触发器---------------------------- 42.2.5 555定时器构成多谐振荡器------------------------------ 52.2.6 555定时器组成占空比可调的多谐振荡器------------------ 62.2.7 555电路的工作原理------------------------------------ 73 声光报警器的设计各元器件----------------------------------------- 93.1 原理图各元件推荐数据--------------------------------------- 93.2 课程设计器材及主要元器件介绍------------------------------- 94 焊接与调试------------------------------------------------------ 114.1 安装及焊接步骤-------------------------------------------- 114.2 调试及调试的波形------------------------------------------ 114.3 数据------------------------------------------------------ 135 结论------------------------------------------------------------ 14 参考文献----------------------------------------------------------- 15 指导教师评语------------------------------------------------------- 161 设计任务与要求1.1 设计任务1.掌握声光报警器的设计。
基于NE555方波脉冲发生器的设计及应用作者:文华兵陈常婷刘频来源:《现代电子技术》2014年第11期摘要:为了进行铝合金脉冲MIG焊实验,将NB⁃500晶闸管直流弧焊电源改造成脉冲电源,采用NE555时基集成电路,设计了频率、占空比、峰值和基值均可独立调节方波脉冲发生器。
该方波脉冲发生器与NB⁃500焊机原有控制电路相结合,系统工作稳定,实现了铝合金脉冲MIG焊接。
关键词:时基集成电路;脉冲发生器;弧焊电源; MIG焊接中图分类号: TN782⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2014)11⁃0138⁃02Abstract: The NB⁃500 Thyristor DC arc welding power supply was transformed into a pulsed welding power supply for experiments of aluminum alloy pulsed MIG weld. The square⁃wave pulse generator whose frequency, duty cycle, peak and base value could be adjusted independently was designed by using NE555 time⁃base integrated circuit. The generator is combined with original control circuit of NB⁃500 welding machine. The system works stable and can realize the pulsed MIG weld of aluminum alloy.Keywords: time⁃base integrated circuit; pulse generator; arc welding power supply; MIG weld0 引言NB⁃500气体保护焊机为晶闸管整流电源,其输出外特性为平特性即直流稳压电源,可用于MIG焊和CO2焊,但该电源没有脉冲输出功能。
基于555声频发生器的设计与实现通过555定时器构成施密特触发器和多稳态电路来实现的声频发生器,555构成的施密特触发器实现定时,多谐振荡器产生振荡,通过扬声器发出声音。
555定时器是中规模集成时间基准电路,可以方便地构成各种脉冲电路。
因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名,一般用双极性工艺制作的称为555,用CMOS工艺制作的称为7555,除单定时器外,还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽,可在5-16V工作,最大负载电流可达200mA,7555可在3-18V工作,最大负载电流可达4mA,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
555定时器外形为双列直插8脚结构,成本低,性能可靠,体积很小,使用起来方便。
只要在外部配上几个适当的阻容元件,就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。
它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。
方案选择论证方案一:用AT89C51单片机设计的声频发生器。
它仅需最小系统再加一片LM386做音频小功放驱动扬声器发生。
不同的声频需要有不同固定周期的脉冲信号,图1要产生声频脉冲。
只要算出声频的周期T(1/f),然后将此周期除以2,即为半周期的时间。
我们利用单片机的内部定时器T0,使其工作在计数器模式MODE1下,初始化适当的计数值TH0及TL0以计时这个半周期时间,每当计时时间到后就将输出脉冲的P1.0口反相。
然后重复计时此半周期时间,再对P1.0口反相,就可以在单片机P1.0引脚上得到此频率的脉冲。
P1.0引脚脉冲接LM386作声频功放,然后输出到扬声器,从而发出声音。
方案二:用555定时器制作声频发生器。
555定时器是中规模集成时间基准电路,可以方便地构成各种脉冲电路。
由于其使用灵活方便,外接元件少,因而在波形的产生与变换、工业自动控制、定时、报警、家用电器等领域得到了广泛应用。
基于NE555信号发生器的设计题目: 基于NE555信号发生器的设计院 (系):专业: 学号: 姓名: 指导教师:完成日期:信号发生器的设计目录摘要Abstract第1章前言 (3)第2章信号发生器的发展现状.........................................................4 2.1信号发生器的分类......................................................................4 2.2信号发生器的发展现状及趋势........................................................4 第3章方案的设计 (5)3.1 设计方案的选择 (5)3.2电路工作原理以及器件选择......................................................5 第4章电路的完善与改进.................................................................7 4.1电路仿真.. (7)4.1.1波形信号失真分析 (7)4.1.2波形信号输出频率的调整.............................. (8)4.1.3波形信号输出幅度的调整.............................. (10)第5章电路的安装调试 (11)5.1 PROTEL制板 (11)5.2电路安装调试 (12)第6章结束语…………………………………………………………………...13 参考文献摘要信号发生器是一种能够产生多种波形,如锯齿波、三角波、方波、正弦波的电路。
信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
本设计通过对信号发生器的原理以及构成进行分析,设计了信号发生器,能够输出稳定的正弦波和方波,实现占空比50%,并且能够实现频率和输出幅度可调。
××大学××学院××课程设计基于NE555 函数信号发生器学生姓名学号所在系专业名称班级指导教师成绩××大学××学院二○一一年六月摘要:各种电器设备要正常工作,常常需要各种波形信号的支持。
电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波等。
在电器设备中,这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。
这种能够产生多种波形,如三角波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
函数信号发生器产生的各种波形能满足现代测量、通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。
例如设计和测试、汽车制造、生物医药、传感器仿真、制造模型等。
在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
关键字:正弦波,矩形波,三角波,函数信号发生器Abstract:A variety of electrical equipment to work properly, which often need the support from a variety of wave form signals. Electrical equipment commonly used in signal sine wave, square wave, triangle wave. In electrical equipment, these signals are generated by the waveform and the conversion circuit to provide. This can produce a variety of waveforms such as triangular wave, rectangular wave (including square), the sine wave signal generator circuit is called a function. Function generator for a variety of waveforms to meet the modern measurement, communications, automatic control and thermal processing, audio and video equipment and digital systems, the demand for a variety of sources,such as design and testing, automotive, biomedical, sensor simulation, manufacturing model.Production practices and technology in the field has a wide range of applications.Key words: Sine wave, Square wave, Triangle wave, The function signal generator目录前言……………………………………………………………………………1. 总体设计方案 (1)2. 电路的基本组成及工作原理 (1)2.1 系统组成框图 (1)2.2 方波的产生 (2)2.3 由方波输出为三角波 (4)2.4 由三角波输出正弦波 (4)3. 单元模块设计 (6)3.1 电源方框图 (6)3.2 单元电路 (6)3.2.1 整流电路 (6)3.2.2 滤波电路 (8)3.2.3 稳压电路 (8)3.2.4 电源电路原理及电路图 (9)3.3 555定时器的介绍 (10)3.3.1 电路组成 (10)3.3.2 引脚的作用 (10)3.3.3 基本功能 (11)4. 电路工作原理分析 (12)5. 设计总结 (13)6. 参考文献 (14)7. 附录 (15)前言函数信号发生器是信号源的一种,主要给被测电路提供所需要的己知信号(各种波形),然后用其它仪表测量感兴趣的参数。
555多路波形发生器的系统功能及设计原理-回复波形发生器是电子技术领域中常见的一种测试和信号处理设备。
而555多路波形发生器则是根据555定时器的工作原理设计出的一种具有多路波形输出功能的设备。
本文将详细介绍555多路波形发生器的系统功能和设计原理。
一、系统功能:555多路波形发生器是一种可以同时生成多个不同波形的设备。
它的系统功能主要包括以下几个方面:1. 多路波形输出功能:555多路波形发生器通常具有多个独立的波形输出通道,可以同时输出多个不同波形,如正弦波、方波、锯齿波等。
每个通道可以独立设置频率、幅度、相位等参数。
2. 调节参数功能:555多路波形发生器通过一些调节按钮或旋钮,可以实现对波形的频率、幅度、相位等参数的调节,用户可以根据需要灵活地改变波形的特性。
3. 波形模拟功能:555多路波形发生器通常还具有波形模拟功能,可以模拟各种实际应用场景下的波形信号,如音频信号、视频信号等。
4. 同步输出功能:555多路波形发生器可以将多个输出通道的波形信号进行同步,保证它们在时间上的一致性,适用于一些对波形同步要求较高的应用。
5. 外部控制功能:555多路波形发生器通常还具备外部控制功能,可以通过外部信号或触发器对其进行控制,从而实现更复杂、更高级的波形变换或合成。
二、设计原理:555多路波形发生器的设计基于555定时器的工作原理。
555定时器是一种经典的集成电路器件,具有稳定的工作性能和广泛的应用领域。
下面将介绍555多路波形发生器的设计原理的基本步骤:1. 选取合适的外部元件:555定时器需要搭配外部元件才能实现波形的生成。
在设计555多路波形发生器时,首先需要选择合适的外部元件,如电容、电阻等,以满足所需波形的频率、幅度等特性。
2. 连接电路图:根据所选外部元件的特性和波形发生的要求,通过连接适当的电路图,将555定时器与外部元件相连。
根据所需生成的多个波形通道,可以设置相应的电路分支。
ne555频率发生器原理引言ne555频率发生器是一种常见的集成电路,可用于产生稳定的方波、矩形波和三角波等信号。
本文将介绍ne555频率发生器的原理及其工作过程。
一、ne555频率发生器的基本原理ne555是一种集成电路,由比较器、施密特触发器和输出级组成。
它的工作原理是通过内部的电阻和电容实现定时功能,从而产生稳定的频率信号。
二、ne555频率发生器的工作过程1. 电源供电ne555频率发生器需要外部提供电源电压,一般为5V至18V。
将电源正极连接到VCC引脚,负极连接到GND引脚。
2. 设置电阻和电容通过外部连接的电阻和电容来设置ne555的工作频率。
通常,将一个电阻和一个电容连接到控制引脚(pin5)和放电引脚(pin7)上。
通过改变电阻和电容的值,可以调节频率的大小。
3. 施密特触发器ne555内部包含一个施密特触发器,用于检测电容充放电过程中的电压变化。
当电容电压达到一定阈值时,施密特触发器会改变输出的状态。
4. 输出级ne555的输出级根据施密特触发器的状态来控制输出信号。
当电容充电时,输出为低电平;当电容放电时,输出为高电平。
5. 输出频率计算ne555频率发生器的输出频率可以通过以下公式计算:频率 = 1.44 / ( (R1 + 2 * R2) * C )其中,R1和R2分别为电阻的阻值,C为电容的容值。
三、ne555频率发生器的应用1. 信号发生器ne555频率发生器可以作为信号发生器使用,产生稳定的方波、矩形波和三角波信号。
这些信号在电子实验、通信和音频设备测试中有着广泛的应用。
2. 时钟电路ne555频率发生器可以用于制作时钟电路,例如LED闹钟、计时器等。
通过调节电阻和电容的值,可以实现不同的计时功能。
3. 脉冲调宽度调制(PWM)ne555频率发生器还可以用于脉冲调宽度调制(PWM)应用。
通过调节电阻和电容的值,可以实现不同占空比的PWM信号,用于电机速度控制、灯光调节等。
<<高频电子线路 >>课程设计报告题目:____基于555的信号发生器_专业:_____通信工程_______年级:_______ 学号:____ _________学生姓名:_____________联系电话:____________指导老师:_____________完成日期:2012 年 12 月 7 日基于555的信号发生器设计摘要本设计利用NE555定时器芯片、点解电容、瓷片电容和电阻,制作基于555信号发生器的电子作品,实现了三角波和方波两种信号发生的功能。
经测试,系统达到了能输出两种波形、波形好、失真小频率在500Hz到5KHz可调等的要求,具有实用性强、频率稳定并可调、操作简单等优点。
关键词:555信号发生;频率稳定;可调ABSTRACTThis design using NE555 timer chip point of capacitance ceramics capacitor and resistor, making 555 signal generator based on the electronic works, realize the triangle wave and square wave two signals by testing the function of happened, the system to achieve the two waveforms can output waveform distortion in 500 good frequency Hz to 5 KHz adjustable of requirements with practical frequency stability and adjustable simple operation etcKeywords:555 signal occurred; Frequency stability; adjustable摘要 (II)ABSTRACT (II)1 设计要求及方案选择 (1)1.1设计要求 (1)1.2方案选择 (1)2 理论分析和设计 (4)2.1 方波的电路理论分析和设计 (4)2.2 三角波电路的理论分析和设计 (4)3 电路设计 (5)3.1 NE555硬件电路的设计 (5)3.2 基于NE555的多谐振荡器 (7)4 系统测试 (7)4.1 测试结果 (7)4.2测试结果分析 (8)5 总结 (8)6参考文献 (9)附录电子元件清单 (10)1 设计要求及方案选择1.1设计要求(1)能产生三角波、方波或者方波等波形;(2)波形好;(3)失真小;(4)频率在500Hz到5KHz可调;(5)产生的波形占空比为50%;1.2方案选择方案一:采用LM358运算放大器芯片LM358是由恩智浦半导体公司生产的一款非常常用的运算放大器,它适用于很多要求不是很高的电路设计,而且价格便宜,其结构框图如图1-1所示。
学年论文(课程论文、课程设计)题目:函数信号发生器小组成员:所在学院:信息科学与工程学院指导教师:职称:讲师2011 年12 月24 日背景函数信号发生器又称为信号源,在生产实践和科技领域中有着广泛的应用,能够产生多种波形,如三角波、方波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。
在通信、广播、电视系统,在工业、农业、生物医学等领域内,函数信号发生器在实验室和设备检测中具有十分广泛的应用。
方波——三角波——正弦波函数信号发生器一、 设计要求1. 设计、组装、调试方波、三角波、正弦波发生器2. 输出波形:方波、三角波、正弦波二、 设计方案2.1实验原理(1)方案一原理框图图1—— 方波、三角波、正弦波信号发生器的原理框图首先由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,该方案调试容易。
(2)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。
2.2函数发生器的方案选择函数发生器一般是指能自动产生正弦波、三角波、方波及锯齿波、阶梯波等电压波形的电路或仪器。
根据用途不同,有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(如低频信号函数发生器S101全部采用晶体管),也可以采用集成电路(如单片函数发生器模块8038)。
为进一步掌握电路的基本理论及实验调试技术,本课题未采用单片函数发生器模块8038。
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。
引言锯齿波发生器是一种常用的信号发生电路,广泛地应用于各种电路中,如示波器,开关电源等。
它已有相当成熟的电路:根据对锯齿波形不同的要求,用不同的方法求设计不同的锯齿波发生器。
既有数字的,也有模拟的。
模拟的锯齿波发生器的线路很多,当线性度要求很高时,一般都很复杂。
本文介绍的锯齿波发生器是基于价廉物美的555定时器时基电路,用性能稳定的恒流源对电容的充放电而得到的高精度锯齿波发生器。
第一章设计任务及要求1.设计任务及要求1.1 设计任务利用555定时器和结型场效应管构成的恒流源设计一高线性度的锯齿波发生器。
1.2 设计要求用555定时器和结型场效应管构成的恒流源设计出一个高线性度的锯齿波发生器。
第二章设计思路及各原理1.555定时器555定时器是一种数字电路与模拟电路相结合的中规模集成电路。
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态触发器和多谐振荡器等,因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。
1.1 555定时器的工作原理555定时器产品有TTL型和CMOS型两类。
TTL型产品型号的最后三位都是555,CMOS型产品的最后四位都是7555,它们的逻辑功能和外部引线排列完全相同。
555定时器的电路如图2-1所示。
它由三个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电晶体管T、与非门和反相器组成。
图2-1-1分压器为两个电压比较器C1、C2提供参考电压。
如5端悬空,则比较器C1的参考电压为,加在同相端;C2的参考电压为,加在反相端。
是复位输入端。
当=0时,基本RS触发器被置0,晶体管T导通,输出端u0为低电平。
正常工作时,=1。
u11和u12分别为6端和2端的输入电压。
当u11>,u12> 时,C1输出为低电平,C2输出为高电平,即=0,=1,基本RS触发器被置0,晶体管T导通,输出端u0为低电平。
当u11<,u12< 时,C1输出为高电平,C2输出为低电平,=1,=0,基本RS触发器被置1,晶体管T截止,输出端u0为高电平。
收稿日期:2009)02)21作者简介:乜国荃(1956)),男,青海贵德人,教授,实验中心主任。
主要从事人体脉搏测量与分析的研究工作。
E-m a i :l ngq-gqn @163.co m基于555的函数发生器的设计与仿真分析乜国荃(青海民族学院电子工程与信息科学系,青海西宁810007)摘 要:通过555定时器进行函数发生器的设计,电路简单,成本低廉。
根据有关理论原理进行电路参数的计算和选取,借助M ultisi m 9进行电路创建,波形仿真,并对有关问题进行了分析讨论。
关键词:555定时器;函数发生器;波形仿真中图分类号:TP391.9 文献标识码:A 文章编号:1008-3871(2009)04-0036-031引言函数发生器能自动产生正弦波、方波、三角波及锯齿波、阶梯波等电压波形。
基本的函数发生器用来产生正弦波、方波、三角波三种电压波形,其电路构成形式多种多样,有全部采用分立元件的,也可由运放级联构成,也有专用的集成电路直接得到(如单片集成电路函数发生器I CL8038)。
本文通过555定时器,外加一些RC 电路,设计得到能直接产生上述三种电压波形的函数发生器。
2555定时器概述555定时器是集模拟电路和数字电路为一体的中规模集成电路,只要适当配接少量的外围元件,可以很方便的构成脉冲产生电路、脉冲变换电路及其它具有定时功能的电路。
在电子系统、电子玩具、家用电器、自动控制及定时、延时电路中有着广泛的应用。
多谐自激振荡器是555定时器的典型应用,如图1所示为多谐自激振荡器的基本电路。
其中R 1、R 2、C 为外围充放电电路,当定时器输出高电平时,7脚截止,电源通过R 1、R 2向电容C 充电,使之6脚电位升高到内部参考电位(2/3U CC )时,电路翻转输出低电平,7脚导通,电容通过R 2放电,使之2脚的电位降低到内部参考电位(1/3U CC )时,电路翻转输出高电平,如此反复产生振荡输出矩形脉冲波。
基于555声频发生器的设计与实现通过555定时器构成施密特触发器和多稳态电路来实现的声频发生器,555构成的施密特触发器实现定时,多谐振荡器产生振荡,通过扬声器发出声音。
555定时器是中规模集成时间基准电路,可以方便地构成各种脉冲电路。
因输入端设计有三个5kΩ的电阻而得名,一般用双极性工艺制作的称为555,用CMOS工艺制作的称为7555,除单定时器外,还有对应的双定时器556/7556。
555定时器的电源电压范围宽,可在5-16V工作,最大负载电流可达200mA,7555可在3-18V工作,最大负载电流可达4mA,因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。
555定时器外形为双列直插8脚结构,成本低,性能可靠,体积很小,使用起来方便。
只要在外部配上几个适当的阻容元件,就可以构成史密特触发器、单稳态触发器及自激多谐振荡器等脉冲信号产生与变换电路。
它在波形的产生与变换、测量与控制、定时电路、家用电器、电子玩具、电子乐器等方面有广泛的应用。
方案选择论证方案一:用AT89C51单片机设计的声频发生器。
它仅需最小系统再加一片LM386做音频小功放驱动扬声器发生。
不同的声频需要有不同固定周期的脉冲信号,图1要产生声频脉冲。
只要算出声频的周期T(1/f),然后将此周期除以2,即为半周期的时间。
我们利用单片机的内部定时器T0,使其工作在计数器模式MODE1下,初始化适当的计数值TH0及TL0以计时这个半周期时间,每当计时时间到后就将输出脉冲的P1.0口反相。
然后重复计时此半周期时间,再对P1.0口反相,就可以在单片机P1.0引脚上得到此频率的脉冲。
P1.0引脚脉冲接LM386作声频功放,然后输出到扬声器,从而发出声音。
方案二:用555定时器制作声频发生器。
555定时器是中规模集成时间基准电路,可以方便地构成各种脉冲电路。
由于其使用灵活方便,外接元件少,因而在波形的产生与变换、工业自动控制、定时、报警、家用电器等领域得到了广泛应用。
555定时器常组成多谐振荡器、施密特触发器、单稳态电路、本课题研究的是利用2个555定时器构成施密特触发器和多谐振荡器组成声频发生器。
由于AT89C51单片机设计的声频发生器的成本比555定时器制作的声频发生器成本高,且555定时器使用灵活方便、外接元器件少。
即选择方案二。
5.1 施密特触发器我们知道,双稳态电路或双稳触发器是一种有两个以上的输入端和输出端的电路。
它的输出状态是由输入状态、输出原来的状态和触发器的性能决定的。
它的输出有两个稳定状态,两个输出端Q和Q总是处在相反的状态,好像跷跷板那样总是一高一低,当输出装态度稳定后,即使把输入信号撤出,输出的稳定状态也能一直保持下去,直到下一次输入信号到来时才会做出反应。
由于这种电路有两种稳定状态,电路又必须靠外加脉冲的触发才能翻转,所以我们把这种电路称为双稳触发器电路或简称双稳电路。
常用的双稳触发器有R-S触发器、D触发器、J-K触发器、施密特触发器等好几种。
由于555声频发生器的第一个555是由施密特触发器构成,在这里我们主要介绍施密特触发器。
5.1.1施密特触发器概述施密特触发器是双稳触发器的一种。
它只有一个输入端V i和以输出端V O。
对555电路来讲,只要把它的两个输入端TH端和TR端合并成1个输入端,它就成为1个施密特触发器。
见图8(a)。
从性能上看,它有两个特点:(1)它的输出端也有两个稳定状态,但它的输出状态不仅和输入信号的状态有关,而且还要靠输入信号的电位来维持。
对一般的触发器,如R-S触发器、D触发器等,在输入信号使输出状态翻转以后即使把输入信号撤除,输出状态也不会变化,这就是触发器的记忆或寄存功能。
施密特触发器的性能和一般触发器不同,它的输出状态在翻转以后还要靠输入信号的电位来维持。
如果把输入信号撤除,它的输出状态又会重新翻转回去。
(2)它的输入端是输出状态翻转的阈值电压有两个不同的值,它们的差值叫做回差电压。
它的输出输入曲线是一个矩形的回差曲线。
施密特触发器的回差曲线和回差电压是它的最主要的特点。
(a)施密特触发器(b)回差特性曲线图8 施密特触发器和回差特性曲线5.1.2 555施密特触发器的回差特性在555施密特触发器的输入端加一个变化的电压,然后看它的输出变化。
(1)假定在输入端V i加一个从零开始上升的电压。
一开始输入电压V i=0时。
相当于R=0、S=0,输出V o为高电平“1”。
这是施密特触发器的第一个稳态。
当输入电压上升到在1/3 V CC <V i<2/3 V CC之间时,相当于R=1、S=1,保V O持高电平“1”。
当输入电压上升到V i>2/3 V CC时,相当于R=1、S=0,输出翻V O 转成低电平“0”,即从第一稳态翻转到第2稳态。
以后当输入电压继续上升到最高为V CC时,输出一V O直保持低电平“0”。
输出电压与输入电压的关系是图8(b)的曲线,它是沿着a→b→c→d→e变动的。
(2)现在假定输入电压V i从最高值逐渐V CC下降。
一开始输入电压是高电平,输出是低V O电平“0”。
输入电压逐渐下降在不小于1/3 V CC时,输出一直V O 维持低电平“0”。
当输入电压下降到V i<1/3 V CC,R=0。
S=0,输出翻V O转成高电平“1”。
即从第2稳态又翻转回到第1稳态。
以后到输入电压降为零,输出V O 一直保持高电平“1”。
输出电压与输入电压的关系是图8(c)的曲线,它沿着e→d→f→b→a变动的。
(3)把这两根曲线合并起来可以拼成一根曲线见图8(d)。
从这根曲线可以全面清晰地说明输出电压和输入电压的关系。
表3.详细地标注出各段曲线的形成过程。
从这根曲线的形状来看。
它有一个矩形的框。
矩形框的左右两个边所对应的输入电压V i值就是它的两个阈值电压,也就是说输入当电压从不同方向变动时,是输出的电压和翻转的阈值电压是不相等的。
这两个阈值电压中,较大的那个称为上触发电平或上鉴别阈V t+,较小的那个称为下触发电平或下鉴别阈V t-。
两者的差值称为回差电压或滞后电压ΔV t,从图上看它就是这个矩形的宽度。
在不加控制电压的情况下,555施密特触发器的回差电压是:ΔV t=V t+-V t-=2/3V CC-1/3 V CC =1/3 V CC。
如果在电压控制端VC加上辅助电压,就可以调整施密特触发器的回差电压。
早在100年前,科学家就发现磁铁材料的磁感应强度B和外加磁场强度H 之间有这种关系。
那是把这种现象称为磁滞现象,把铁磁材料的B---H曲线叫做磁滞特性曲线或磁滞回线。
因此我们把施密特触发器的这根曲线也叫做回滞曲线或滞后曲线。
这根曲线是施密特触发器特有的,所以在图形符号上就用这曲线的形状来表示施密特触发器。
由于施密特触发器有这种滞后的特性以及它常被用做比较器和鉴幅器使用,所以有时也把施密特触发器叫做滞后比较器。
5.1.3 555工作方式简易识别法要从各种555应用电路中识别它是否属于施密特触发器工作方式,只要看它的输入端,一般都是把两个输入端并作1个使用,有时也只可能只用一个输入端。
不管电路的形势如何变化,施密特触发器只有一个输出,这是它的特点。
施密特触发器通常都用作波形整形、波形变换、检测电路和电子开关等。
5.2 无稳类电路无稳电路就是多谐振荡电路,是555电路中应用最广的一类。
电路的变化形式也最多。
为简单起见,也把它分为三种,直接反馈型、间接反馈型、压控振荡器。
本课题中用到的是多谐振荡电路中的间接反馈型电路。
上面我们介绍了555的单稳和双稳电路。
双稳电路有2个稳态,单稳电路由1个稳态和1个暂稳态。
无稳电路由2个暂稳态,没有稳态。
它不需要外脉冲的触发就能自动的从一种暂稳态翻转到另一种状态。
它的输出状态是不断地在从高到低和从低到高交替翻转的,它的输出是一串连续的矩形脉冲,因此实际上它就是一个脉冲振荡器。
因为它没有稳态,所以被称为无稳电路或非稳电路。
又因为它的输出是矩形脉冲,根据脉冲电路理论,一个矩形脉冲可以看成是由这个脉冲的基频的正弦波和许多频率是基频整数倍而幅度不等的正弦波叠加起来合成的。
而且还有不需要外脉冲触发就能自动震荡起来的特点,所以脉冲震荡器又称为多谐自激振荡器,简称多谐振荡器。
5.2.1 直接反馈式555多谐振荡器利用555施密特触发器的回滞特性,在他的输入端接一个电容C,再在输出和输入之间接一个电阻R,就组成一个直接反馈是多谐振荡器,直接反馈式555多谐振荡器自动震荡:(1)刚接通电源时,电容C上电压为零,对555等效触发器来讲,相当于R=0、S=0输出应为高电平:V O=1。
于是电源电压通过内阻R01、等消暑触开关SA0、电阻R f向电容C充电,如图10(a)。
电容C上电压增长的曲线如图10(c)中V C曲线的ab段。
(b)(c)图10 直接反馈式555多谐振和R f的充放电过程(2)当C上电压上升到大于上阈值电压V时,等效触发器的输入成为R=1、S=1,输出就翻转成低电平:V O =0。
于是C上的电荷通过电阻R f、等效输出开关SA0、内阻R02放电入地,如图10(b)。
C上的电压下降的曲线如图10(c)中V O曲线的bc段。
(3)当C上电压逐渐下降到低于下阈值电压V t-(1/3V C)时,输入又成为R=0、S=0,输出有翻转成高电平:V O =1。
于是电源电压又向C充电,重复图8(a)的充电过程。
电容C的充电曲线如图10(c)中V C曲线的cd段。
(4)当C上电压有上升到大于VT+时,重复图10(b)的放电过程。
由于施密特触发器有2个不同的阈值电压,所以电容C就在2个阈值电压之间交替地充电和放电,循环不已,它的输出电压就成为遗传连续的矩形脉冲,见图10(c)中VO的波形。
因为555电路的输出内阻R01和R02都很小,和Rf相比可以忽略不计,所以充电时的暂稳态t1和放电时的暂稳态t2分别是:t1=0.693R f C,t2=0.693R f C,T= t1+t2=0.386R f C,f=1/T=0.722/R f C,式中:R f的单位是秒,f的单位是赫兹。
例R f=68KΩ,C=0.01μF,f约为1kHz。
可见555多谐振荡器的振荡频率f只和电阻R f和电容C的数值有关。
改变电阻R f和电容C的数值可以做成从0.1赫到1兆赫的脉冲振荡器。
但是这个振荡电路有2个缺点:一个是振荡频率较高、电阻R f的阻值较小时,电容的充放电电流比较大,而COMS的CB7555的输出管所能承受的电流能力较小,充放电电流可能会烧坏输出管。
另一个是电路的负载也接在输出端V O上,当负载电流较大时会影响电容的充放电,是输出电压降低,充放电时间变化,振荡频率不稳,有没有更好的办法,把负载电路和充放电电路分开提高振荡器的质量呢?5.2.2 间接反馈式555多谐振荡器555的放电端“DIS“(7)的作用。