波形变换电路.

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集成运算放大器组成的波形变换与产生电路

Vi V Ref
Vo VOM Vi A V Ref Vo V Ref Vi
t
VO VOM t -VOM
- V OM
（b）传输特性（c）波形变换图 6—1 开环比较器及其传输特性如果引入正反馈，可以构成具有回线形状传输特性的滞回比较器。图 6—2 (a) 所示为一反相输入的滞回比较器，该电路当 VO = VOM 时
R1 R ⋅C R2
R1 VZ R2
5．正弦波信号发生器图 6—6 所示电路是由运放构成的 RC 桥式振荡电路，它是由选频网络（为 RC 串并联网络，它兼作正反馈网络）和同相输入比例放大器组成。
R 10K C 0.01uF
Vf
A
VO Rf D1 R2 10K D2
R 10K
C 0.01uF R1 10K RP 47K
R1 V R2 Z
V VZ
VO1 VO2
A1
R2
R 10K R5 10K
2K
A2
VO2
R1 10K
20K VZ 6V
t
- R1 VZ R2 - VZ
DZ
（a）三角波发生器电路图 ( b) 波形图图 6—5 三角波发生器
设电源接通时， VO1 = VZ ，则 VO 2 线性下降，当 VO 2 下降到 −
（a）滞回比较器
Vi + R47K Dz
Vo
±Vz ±6V
图 6—3
具有限幅的滞回比较器
3．方波发生器方波发生器是一种能产生方波的信号发生电路，由于方波包含各次谐波分量，因此方波
发生器又称为多谐振荡电路。方波发生器的基本电路如图 6—4 所示，它是由一个反相输入的滞回比较器（其传输特性见图 6—2 (b)）和一个 RC 积分电路组成。

脉冲波形产生与变换电路(课件)

矩形脉冲波(简称矩形波)是数字系统中最常用的工作波形。
2
矩形脉冲波形的主要参数
图6.1.2 矩形脉冲波形的主要特征参数
3
主要参数
六个特征参数定义： ①脉冲周期 T：周期性脉冲序列中，两个相邻脉冲出现的时间间隔。 ②脉冲幅值Um ：脉冲信号的最大变化幅值。 ③占空比D ：脉冲信号的正脉冲宽度与脉冲周期的比值，即 D＝tW / T 。 ④脉冲宽度 tW ：从脉冲波形上升沿的 0.5Um 到下降沿的 0.5Um所需的时间。 ⑤上升时间tr：脉冲波形由0.1Um上升到0.9Um所需的时间。 ⑥下降时间tf：脉冲波形由0.9Um下降到0.1Um所需的时间。
4
6.2 单稳态触发器
特点： ①有一个稳态和一个暂稳态 ②在外界触发信号作用下，能从稳态→暂稳态，维持一段时间后自动返回稳态 ③暂稳态维持的时间长短取决于电路内部参数单稳态触发器的暂稳态通常都由RC电路的充放电过程来维持。按电路中决定暂态时间的电路连接形式不同，单稳态触发器可分为积分型和微分型两种，如图6.2.1、6.2.5所示。
41
随着充电过程的进行，电容电压逐渐升高，因此uI也逐渐增大。一旦uI 达到非门G1的阈值电压UTH，多谐振荡器必将发生如下正反馈过程：
这一正反馈过程促使G1瞬间导通、G2瞬间截止，可
得uO1 =UOL， uO =UOH。该状态被定义为第二暂稳
态。
42
②第二暂稳态自动翻转至第一暂稳态
当多谐振荡器进入第二暂稳态的瞬间，电路输
其中，74121的电路符号如图。
14
图6.2.10 集成单稳态触发器的两种工作波形
15
图6.2.12 集成单稳态触发器74121 的外部元件连接方法（a）使用外接电阻Rext 且采用下降沿触发（b）使用内部电阻Rint 且采用上升沿触发

总结波形变换电路的特点

总结波形变换电路的特点波形变换电路是电子电路中常见的一种电路，它可以将输入波形经过特定的变换，输出不同的波形。

波形变换电路在信号处理、通信系统和音频处理中有着广泛的应用。

波形变换电路有以下几个特点：1. 输入输出之间的关系：波形变换电路将输入信号按照一定的规则进行变换，输出不同的波形。

这种变换可以是线性的，也可以是非线性的。

线性变换的特点是输入输出之间存在简单的比例关系，而非线性变换则更加复杂，输出并不是输入的放大或缩小。

2. 可逆性：波形变换电路可以是可逆的，也可以是不可逆的。

可逆性的特点是输出波形可以通过逆变换重新得到输入波形。

而不可逆性的变换则无法还原原始波形。

可逆性的电路在一些应用中具有重要意义，例如数据压缩和加密解密等。

3. 非线性特性：波形变换电路通常具有非线性特性，这意味着输出信号和输入信号之间存在着复杂的关系。

非线性变换可以用来实现一些特殊的功能，例如非线性滤波器和非线性放大器等。

非线性变换还可以用来产生各种特殊的波形，如正弦波、方波和锯齿波等。

4. 输出波形的特性：波形变换电路可以生成多种不同特性的波形。

例如，可以实现频率变换、相位变换、幅度变换等。

这些变换可以用来改变信号的频谱、增强信号的某些特征或产生特定的波形。

波形变换电路的设计和应用具有重要的指导意义。

通过对波形变换电路的研究和应用，可以深入理解信号的性质和特征，为实际应用提供有力的支持。

例如，在音频处理中，可以使用波形变换电路来实现音频信号的均衡、音量调节、混响效果等。

在通信系统中，波形变换电路可以用来改善信号的传输质量、提高抗干扰能力和减少功耗等。

总之，波形变换电路是一种重要的电子电路，具有多种特点和应用。

了解波形变换电路的特性和设计方法，对于电子工程师和信号处理工程师来说具有重要的意义。

通过不断的研究和创新，波形变换电路的应用前景将会更加广阔。

典型的运算放大器OP应用电路结构(精华版)

1.波形变换电路波形变换电路属非线性变换电路，其传输函数随输入信号的幅度、频率或相位而变，使输出信号波形不同于输入信号波形。

1.1 检波与绝对值电路1.1.1检波电路图1.1.1所示为线性检波电路及其传输特性。

电路中，把检波二极管D，接在反馈支路中，D2接在运放A输出端与电路输出端之间。

该电路能克服普通小信号二极管检波电路失真大，传输效率低及输入的检波信号需大于起始电压（约为0. 3 V的固有缺点，即使输入信号远小于0.3 V，也能进行线性检波，因而检波效率能大大地提高。

图1.1.1 线性检波电路及其传输特性线性检波电路的死区电压大小不决定于二极管的导通电压值，而是取决于D2正向压降VD的影响程度。

1.1.2绝对值电路绝对值电路又称为整流电路，其输出电压等于输入信号电压的绝对值，而与输入信号电压的极性无关。

采用绝对值电路能把双极性输入信号变成单极性信号。

在线性检波器的基础上，加一级加法器，让输入信号vi的另一极性电压不经检波，而直接送到加法器，与来自检波器的输出电压相加，便构成绝对值电路。

其原理电路如图1.1.2所示。

图1.1.2 绝对值电路输出电压值等于输入电压的绝对值，而且输出总是负电压。

若要输出正的绝对值电压，只需把图 1.1.2所示电路中的二极管D1、D2的正负极性对调。

1.2限幅电路限幅电路的功能是：当输入信号电压进入某一范围（限幅区）后，其输出信号电压不再跟随输入信号电压变化，或是改变了传输特性。

1.2.1串联限幅电路图 1.2.1所示为简单串联限幅电路及其传输特性。

起限幅控制作用的二极管D 与运放A输入端串联，参考电压（-VR）作D的反偏电压，以控制限幅器的限幅门限电压Vth。

图1.2.1 串联限幅电路及其传输特性改变士VR的数值和改变R1与R2的比值，均可以改变门限电压。

1.2.2并联限幅电路图1.2.2所示为并联限幅电路及其传输特性。

二极管D与运放A输入端呈并联关系。

图1.2.2 并联限幅电路及其传输特性1.2.2稳压管双向限幅电路图1.2.3所示为稳压管构成的双向限幅电路和电路传输特性。

方波产生和波形变换电路

XXXXXXXX学院课程设计说明书课程名称：电力电子技术设计题目：方波产生和波形变换电路班级：XXXXXXXXXXXXXXX姓名：XXXX学号：XXXXXXXXXXX指导老师：XXXX设计时间：XXXXXXXXXXXXX摘要波形发生器广泛地应用于各大院校和科研场所。

随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。

本设计将介绍由集成运算放大器组成的方波-----三角波----正弦波函数发生器的设计方法，了解多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点，进一步掌握波形参数的测试方法。

制作这种低函数信号发生器成本较低，适合学生学习电子技术测量使用。

制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ，10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。

输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。

其中比较器与积分电路和反馈网络（含有电容元器件）组成振荡器，其中比较器产生的方波通过积分电路变换成了三角波，电容的充，放电时间决定了三角波的频率。

最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。

电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，得到想要的信号。

NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。

本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。

关键字：波形、比较器、积分器、MultisimAbstractWaveform generator is widely used in universities and scientific research. With the progress of science and technology, the development of the society, a single waveform generator has can't satisfy people's needs, and our design is a variety of waveform generator. This design introduces the integrated operational amplifier composed of square wave -- -- -- -- -- the design method of the triangle wave, sine wave function generator, understand the multi-function integrated circuit functions and characteristics of function signal generator, further grasp the waveform parameter test methods. To make this kind of function signal generator with low cost, suitable for students learning electronic technology measure. Need only when making individual external components can produce from 1-10 hz, 10-100 hz low distortion of sine wave, triangular wave and square wave pulse signal. The output waveform frequency and duty ratio can also be controlled by current or resistance. The comparator and integral circuit and the feedback network (containing the capacitance component) oscillator, the comparator of square wave by integrating circuit transformation becomes a triangle wave, capacitance charging, discharge time determines the frequency of the triangular wave. Finally using the nonlinear characteristics of the differential amplifier transmission characteristic curve of converting triangular wave into sine wave.Voltage comparator for the square wave output, and connect the integrator by triangle wave, and see the sine wave by triangle wave, sine wave conversion circuit, achieve the desired signal.NI Multisim software combines intuitive capture and functional simulation, can quickly, easily and effectively carried out on the circuit design and verification. This design is to use Multisim software to draw and carry on the simulation of circuit diagram.Key words: waveform, comparator, integrator, Multisim目录一、设计目的及要求 (4)1.1设计目的 (4)1..2设计内容与要求 (4)二、函数发生器的组成 (4)2.1原理框图 (4)2.2原理分析 (5)三、系统中各模块设计 (5)3.1 方波-三角波 (5)3.2三角波-正弦波转换电路 (8)3.3总电路图 (10)四、OPA2541的功能介绍 (10)五、结果分析 (11)六、课程设计中的收获和体会 (11)参考文献 (12)附录 (13)方波产生和波形变换电路一、设计目的及要求1.1设计目的1.了解集成运放电路的组成和使用；2.了解集成运放几种典型应用电路的工作原理；3.掌握利用运算放大器设计方波产生电路、波形变换电路和调试的方法。

波形产生电路与变换电路

F

可分解为： A F 1

称为振幅平衡条件。（n = 0 , 1, 2, …)
A F 2n
称为相位平衡条件。
第八章波形产生电路与变换电路
说明：对相位平衡条件：
A F (o i ) (F o ) F i
FU 即有： Z U Z U Z [F 1]e

1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3
第八章波形产生电路与变换电路
1 F 2R 2 T 2T1 2 ln 2RC ln(1 ) 1 F R3 1 1 则： f T 2R 2 2RC ln(1 ) R3
即：反馈电压与原输入电压的相位差，也就是信号通过基本放大器、反馈网络的总相移。所以相位平衡条件就是反馈电压和原输入电压要同相位，即为正反馈。判断的方法就是瞬时极性法。只有这两个条件同时满足时，电路才能维持自激振荡。振幅平衡条件可以通过对电路参数的调节容易满足，所以相位平衡条件是电路能否产生振荡的关键。 3、自激振荡的建立和起振条件：（1）自激振荡的建立：实际上，振荡器在开始起振时不需要信号源，靠电路中电路接通时的电扰动，这种电扰动中存在着丰富的成份，包含频率为fo 正弦信号。（2）选频网络：为了使频率为fo 正弦信号放大—反馈—再放大——输出，振荡器中还必须有一个选频网络。
图 8 - 12ICL8038管脚图(顶视图)
第八章波形产生电路与变换电路
§8.3 正弦波产生电路
一、正弦波振荡器的基本原理
1、自激振荡的基本原理及框图：
如下图：输入信号通过基本放大器得到输出信号，引入负反馈，调节电路参数，使之反馈信号等于原输入信号，这样反馈信号就能代替原输入信号，我们把这样一个没有输入就有输出的闭环系统称为自激振荡器。

方波产生和波形变换电路

随着科技的进步，社会的发展，单一的波形发生器已经不能满足人们的需求，而我们设计的正是多种波形发生器。

制作这种低函数信号发生器成本较低，适合学生学习电子技术测量使用。

制作时只需要个别的外部元件就能产生从1—10HZ，10—100HZ的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号。

输出波形的频率和占空比还可以由电流或电阻控制。

最后利用差分放大器传输特性曲线的非线性特点将三角波转换成正弦波。

电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过三角波-正弦波转换电路看到正弦波，得到想要的信号。

NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。

本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。

波形变换电路.

目录摘要................................................................................................................................................1 概述 (1)2 设计原理 (2)2.1 555 定时器简介 (2)2.2 用 555 定时器构成的施密特触发器 (3)2.3 电路原理图 (5)3 Proteus仿真 (6)4 调试过程及结论 (9)5 心得体会 (17)参考文献 (18)摘要施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。

因此，施密特触发器有三个大的特点：1、波形变换。

可将三角波、正弦波等变成矩形波；2、脉冲波的整形，数字系统中，矩形脉冲在传输中经常发生波形畸变，出现上升沿和下降沿不理想的情况，可用施密特触发器整形后，获得较理想的矩形脉冲；3、脉冲鉴幅。

幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。

主要功能和特色简介：1、将给定频率的三角波变成脉冲波，脉冲波占空比不是50%2、将给定频率的三角波变成脉冲波，脉冲波占空比是50%3、将给定频率的正弦波变成脉冲波，脉冲波占空比是50%4、将给定频率的三角波（正弦波）转换成间断式方波5、将给定频率的三角波（正弦波）进行分频关键词： Proteus 仿真，施密特触发器， 555 定时器，波形变换1概述1 Protues简介Proteus 软件是英国 Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

6第六章波形的产生与变换

6.3.1 555定时器的工作原理 555定时器的内部电路包括以下几部
分 : 一个由三个相等电阻组成的分压器; 两个电压比较器: A1、A2 ;一个 RS 触发器; 一个反相器和一个晶体管T等。具体的结构见后图。
（6-28）
555电路结构图
TH
6
CO
＞2VCC/3
5
TR
2
＞VCC/3D
VCC
0
uCT
2VCC /3
如果 uC= u6>2VCC /3 , 且
0
uo
u2 > VCC /3 , 则uo = 0 ; 555
内的晶体管T也由截止变
成导通 , 电容C 迅速放电
0
而变成 0V。
t t t
（6-39）
ui
0
uCT
2VCC /3
0
由以上过程可以看出 : uo
ui 每输入一个触发脉冲,
uo 便输出一个正脉冲,其
R
4D
RQ
SQ
3
uo
T
7
阈值端触发端1
RD
6脚
2脚
1 大于 / 2VCC 3 大于 / VCC 3
uo
晶体管
T
0 导通
1 小于 / 2VCC 3 小于 / VCC 3 1 截止
1 小于 / 2VCC 3 大于 / VCC 3 保持保持
0

0 导通
（6-34）
6.3.2 555定时器的应用 1. 单稳态触发器:
FA=1 自激振荡的条件
（6-6）
注意：
(1) 正反馈足够强,输入信号为 0 时仍有信号输出，这就是产生了自激振荡。
（2）为了起振，必须满足 |AF|＞1

波形产生电路与变换电路

波形产生电路与变换电路波形产生电路：产生各种周期性的波形。

波形变换电路：将输入信号的波形变换成为另一种形状。

§1 非正弦波产生电路矩形波、锯齿波、三角波等非正弦波，实质是脉冲波形。

产生这些波形一般是利用惰性元件电容C和电感L的充放电来实现的，由于电容使用起来方便，所以实际中主要用电容。

一、利用电容器充放电产生脉冲波形(产生脉冲波形的基本原理)电路如下图，如果开关K在位置1，且稳定，突然将开关K扳向位置2，则电源U CC通过R对电容C充电，将产生暂态过程。

τ－时间常数，它的大小反映了过渡过程(暂态过程)的进展速度，τ越大，过渡过程的进展越慢。

τ近似地反映了充放电的时间。

u c(0+)—响应的初始值u c(∞)—响应的稳态值对于充电，三要素的值分别为：u c(0+)=0 u c(∞)=U CCτ充＝RC稳定后，再将开关K由位置2扳向位置1，则电容器将通过电阻放电，这又是一个暂态过程，其中三要素为u c(0+)=U CC u c(∞)=0 τ放＝RC改变充放电时间，可得到不同的波形。

如果τ充=τ放=RC<<T，可得到近似的矩形波形；如果τ充=τ放=RC>>T，可得到近似的三角波形；如果τ充> >τ放，且τ充>>T，可得到近似的锯齿波形。

将开关周期性性地在1和2之间来回扳动，则可产生周期性的波形。

在具体的脉冲电路里，开关由电子开关完成，如半导体三极管来完成，电压比较器也可作为开关。

我们讨论用电压比较器的积分电路组成的非正弦波产生电路。

二、矩形波产生电路1. 基本原理利用积分电路(RC电路的充放电时的电容器的电压)产生三角波，用电压比较器(滞回)(作为开关)将其转换为矩形波。

2. 工作原理电路如图充电放电3. 振荡周期的计算，其中：，，代入上式得：同理求得：则周期为：从前面我们可知，矩形波的占空比为占空比可调电路如图所示：可求出占空比：占空比：三、三角波产生电路1．电路组成从矩形波产生电路中的电容器上的输出电压，可得到一个近似的三角波信号。

二极管波形变换电路工作原理

二极管波形变换电路工作原理
从三角波和正弦波的波形上看, 二者主要的差别在波形的峰值四周, 其余部分都很相像. 因此只要设法将三角波的幅度根据肯定的规律逐段衰减, 就能将其转换为近似正弦波. 见图1 所示.
用二极管将三角波近似转换为正弦波的试验电路见图 2 。

图中, R4 ～R7,D1 ～D3 负责波形的正半周，R8 ～R11,D4 ～D6 负责波形的的下半周，R2 和R3 为正负半周共用电阻，R1 对输入的三角波进行降压。

在正半周的变换过程中，设R4 ～R7 都取值为1.2K Ω , 在正半周, 当D1 ～D3 都不导通时，C 、B 、A 点的电压分别为1.25V,2.5V,3.75V 。

在波形变换的过程中, 由于二极管的非线性特性，加上输入函数的时间关联性, 不同时刻二极管上所承受的电压是不同的。

为了分析的便利, 我们假设二极管的正向导通电压为0.5V, 则当输入电压高于1.75V 时, 二极管D3 导通，输出电压高于1.75V ；当输入电压高于3V 后, 二极管D2 导通, 输出电压高于3V; 当输入电压高于 4.25V 后, 二极管D1 导通, 输出高于 4.25V. 以此类推, 便可近似得到正弦波形. 若增大电阻R4 的值, 可以降低波峰时的电压降, 以适应不同输入电压的变换要求. 负半周的变换原理与此相类似, 读者可以自行分析。

图1 三角波→正弦波变换原理示意图
图2 二极管三角波→正弦波变压器。

模拟电子技术习题解10 (1)

C. 整流管将因电流过大而烧坏
（3）直流稳压电源中滤波电路的目的是 C ） A. 将交流变为直流 B. 将高频变为低频 C. 将交、直流混合量中的交流成分滤掉将交、（4）滤波电路应选用 B 。） A.高通滤波电路高通滤波电路 C. 带通滤波电路 B. 低通滤波电路
。
10.4 选择合适答案填入空内。选择合适答案填入空内。（1）若要组成输出电压可调、最大输出电流为）若要组成输出电压可调、最大输出电流为3A 的直流稳压电源，的直流稳压电源，则应采用 D 。 A. 电容滤波稳压管稳压电路 B. 电感滤波稳压管稳压电路 C. 电容滤波串联型稳压电路 D. 电感滤波串联型稳压电路（2）串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象）是 C 。 A.基准电压基准电压 B. 采样电压 C.基准电压与采样电压之差基准电压与采样电压之差
解：（1）空载时稳压管流过的最大电流为：：（）空载时稳压管流过的最大电流为 U Im ax − U Z I D max = I R max = = 52.5mA＞I Z max = 40mA R 所以本电路不能空载
Z
（2）求负载电流的范围）
I D Z min I L max
I D Z max
解：（1）电路为全波整流电路，波形为：（）电路为全波整流电路，
（2）输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值）输出电压平均值（） IL（AV）分别为（）
U O(AV) ≈ 0.9U 2
I L(AV)
（3）二极管的平均电流 D（AV）和所承受的最大）二极管的平均电流I （）反向电压U 反向电压 R分别为
解：（1）输出电压的最小值：：（）输出电压的最小值： UOmin＝1.25V （2））

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目录摘要................................................................................................................................................ 1概述. (1)2设计原理 (2)2.1 555定时器简介 (2)2.2用555定时器构成的施密特触发器 (3)2.3电路原理图 (5)3 Proteus仿真 (6)4调试过程及结论 (9)5心得体会 (17)参考文献 (18)摘要施密特触发器也有两个稳定状态，但与一般触发器不同的是，施密特触发器采用电位触发方式，其状态由输入信号电位维持；对于负向递减和正向递增两种不同变化方向的输入信号，施密特触发器有不同的阀值电压。

因此，施密特触发器有三个大的特点：1、波形变换。

幅度不同、不规则的脉冲信号时加到施密特触发器的输入端时，能选择幅度大于欲设值的脉冲信号进行输出。

主要功能和特色简介：1、将给定频率的三角波变成脉冲波，脉冲波占空比不是50%2、将给定频率的三角波变成脉冲波，脉冲波占空比是50%3、将给定频率的正弦波变成脉冲波，脉冲波占空比是50%4、将给定频率的三角波（正弦波）转换成间断式方波5、将给定频率的三角波（正弦波）进行分频关键词：Proteus仿真，施密特触发器，555定时器，波形变换1概述1 Protues简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。

它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。

虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。

其功能特点如下: Proteus软件具有其它EDA工具软件（例：multisim）的功能。

这些功能是：（1）原理布图（2）PCB自动或人工布线（3）SPICE电路仿真具有3大功能模块:（1）—个易用而又功能强大的ISIS原理布图工具；（2）PROSPICE混合模型SPICE仿真;（3） ARES PCB设计.Protues提供了丰富的资源:（1）Proteus可提供的仿真元器件资源：仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件，有30多个元件库。

（2）Proteus可提供的仿真仪表资源：示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。

理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。

（3）除了现实存在的仪器外，Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多。

这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。

这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。

（4）Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。

这些测试信号包括模拟信号和数字信号。

软件仿真:支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。

（1）提供软件调试功能（2）提供丰富的外围接口器件及其仿真RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。

这样很接近实际。

在训练学生时，可以选择不同的方案，这样更利于培养学生。

（3）提供丰富的虚拟仪器利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性，培养学生实际硬件的调试能力。

（4）具有强大的原理图绘制功能电路功能仿真:在PROTUES绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，可以在PROTEUS的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。

PROTEUS是单片机课堂教学的先进助手。

PROTEUS不仅可将许多单片机实例功能形象化，也可将许多单片机实例运行过程形象化。

前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果，后者则是实物演示实验难以达到的效果。

它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。

这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能，例：元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。

本次多功能数字秒表课程设计就是基于PROTEUS仿真软件进行仿真的设计与制作的。

2基本设计原理与仿真2.1 555定时器简介图2.1 555定时器555 定时器的功能主要由两个比较器决定。

两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。

在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器1C 的反相输入端的电压为CC V 32，2C 的同相输入端的电压为CC V 31。

若触发输入端 TR 的电压小于CC V 31，则比较器2C 的输出为 1，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。

如果阈值输入端 TH 的电压大于CC V 32，同时 TR 端的电压大于CC V 31，则1C 的输出为 1，A2 的输出为 0，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。

其工作原理如下：当5脚悬空时，比较器1C 和2C 的比较电压分别为CC V 32和CC V 31。

(1)当1V I >CC V 32，2V I >CC V 31时，比较器1C 输出低电平，2C 输出高电平，基本RS 触发器被置0，放电三极管T 导通，输出端O V 为低电平。

(2)当1V I <CC V 32，2V I <CC V 31时，比较器 1C 输出高电平，2C 输出低电平，基本RS 触发器被置1，放电三极管T 截止，输出端O V 为高电平。

(3)当1V I <CC V 2，2V I >CC V 31时，比较器1C 输出高电平，2C 也输出高电平，即基本RS 触发器R=1，S=1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。

由于阈值输入端(1V I ) 为高电平（>CC V 2）时，定时器输出低电平，因此也将该端称为高触发端（TH ）。

因为触发输入端(2V I )为低电平（<CC V 31）时，定时器输出高电平，因此也将该端称为低触发端（TL ）。

如果在电压控制端（5脚）施加一个外加电压（其值在0～CC V 之间），比较器的参考电压将发生变化，电路相应的阈值、触发电平也将随之变化，并进而影响电路的工作状态。

另外，D R 为复位输入端，当D R 为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出O V 为低电平，即D R 的控制级别最高。

正常工作时，一般应将其接高电平。

表2.1 555定时器功能表2.2用555定时器构成的施密特触发器将555定时器的两个输入端2和6并联连接后作为电路的输入端，，就可以构成施密特触发器，另外在5和7之间加一个电容，是为了提高比较电容的稳定性，消除工作过程中由输入信号突变引起的干扰而设置的退耦合电容，其电路如图2.2所示。

当输入信号从足够小到足够大变化时，开始必定出现6端输入电压小于CC V 32,2端输入电压小于CC V 31，集成运算放大器的输出值为1C 输出高电平，2C 输出低电平，，将使基本RS 触发器处于置1工作状态，晶体管截止，输出信号0V 为高电平。

随着输入电压的升高，将会出现6端输入电压小于CC V 32，2端的输入电压大于CC V 31，RS 触发器置1工作状态，晶体管截止，输出信号0V 为高电平。

此后，输入电压信号继续上升，将出现6端输入电压大于CC V 32，2端输入电压小于CC V 31的情况，RS 触发器出现清零的工作状态，晶体管导通，输出信号0V 为由高电平跳转为低电平。

对应的跳转输入电压值为2th V =CC V 32。

如下图所示的电压传输特性：图2.2 用555定时器构成的施密特触发器图2.3 电压的传输特性若输入的电压从足够高的到低变化，则电路信号的变化跟上述过程相反，开始必定6端输入电压大于CC V 32，2端输入电压大于CC V 1，此时RS 触发器处于清零的状态，晶体管导通，输出电压0V 为低电平。

当6端输入电压小于CC V 32，2端输入电压小于CC V 31时，RS 触发器处于置1工作状态，晶体管截止，输出信号0V 为由低电平跳转为高电平，对应的跳转输入电压值1th V =CC V 31。

主要静态参数：(1)上限阈值电压2th V --i V 上升过程中，输出电压0V 由高电平OL V --OH V 跳变到低电平OL V 时，所对应的输入电压值2th V =CC V 32。

(2)下限阈值电压1th V --i V 下降过程中，0V 由低电平OL V 跳变到高电平OH V 时，所对应的输入电压值，1th V =CC V 31(3)回差电压ΔT V回差电压又叫滞回电压，定义为ΔT V =2th V -1th V =CC V 31。

施密特触发器可以用作波形整形电路使用，当输入的三角波形电压信号i V 从0开始上升时，输出为高电平。

只有输入信号电压上升到数值为2th V 时，输出电压才从输出高电平转换为低电平。

此后，电压继续上升知道最大值，最后转为下降，在下降到数值大于1th V 之前，保持输出低电平不变，直到小于1th V 之后，输出电压才从输出低电平转换为高电平。

此后重复上述过程，达到将三角波转换为矩形波形的目的。

2.3基本电路原理图设计流程打开Proteus 软件，选择Landscape A4，进入设计页面。

设计的电路原理图如图2.4，实际上是一个施密特触发器。

图2.4 基本电路原理图2.3.1放置信号发生器信号发生器又称信号源或振荡器能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器，其频率范围可从几个微赫到几十兆赫，除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。

脉冲信号发生器能产生宽度、幅度和重复频率可调的矩形脉冲的发生器。

电路原理图中利用信号发生器产生频率固定频率的三角波，作为输入信号，示波器观测输入波形和输出波形。

图2.5是查找信号发生器的流程图：图2.5查找信号发生器的流程图然后将鼠标移到原理图制作区域单击放置信号发生器。

同法可以找到示波器，即在上图中不单击SIGNAL GENERATOR,而单击OSCILLOSCOPE。

2.3.2放置555芯片与电容图2.6是查找555芯片的流程图单击图2.6查找555芯片的流程图然后将鼠标移到原理图制作区域单击放置555芯片。

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