555占空比可调的方波函数发生器

（1）掌握电子系统的一般设计方法；

（2）理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理；

（3）理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理；

（4）熟练运用workbench仿真软件设计和仿真电路；

（5）提高综合应用所学知识来指导实践的能力。

2、课程设计总文

2.1总体概述

2.1.1 设计任务

使用555定时器、电容、二极管、滑动变阻器、电阻等器件设计方波函数发生器。

2.1.2 设计要求

（1）根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；

（2）设计系统实现方案；

（3）要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms（4）通过workbench仿真软件进行仿真；

（5）记录仿真结果、修改并完善设计；

（6）编写课程设计报告和总结。

2.2系统方案分析

 用555定时器组成的多谐振荡器如图（a）所示。接通电源后，电容C被充电，当Vc上升到2Vcc/3时，使Vo为低电平，同时放电三极管T导通，此时电容C通过R2和T放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，Vo翻转为高电平。电容器C放电所需的时间为

Tpl=R2Cln2=0.7R2C

当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R2向电容C充电，Vc由Vcc/3上升到2 Vcc/3所需的时间为

Tph=（R1+R2）Cln2=0.7（R1+R2）C

当Vc上升到2 Vcc/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（b），其振荡频率为

f=1/(Tph+Tpl)=1.43/(R1+R2)C

图（a）

图（b）

由于555定时器内部的比较器灵敏度较高，而且采用差分电路形式，用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小。

图（b）所示的Tph不等于Tpl，而且占空比固定不变。如果要实现占空比可调，可采用图（c）所示电路。由于电路中二极管D1、D2的单向导电性，使电容器C的充放电回路分开，调节电位器，就可调节多谐振荡器的占空比。图中，Vcc通过Ra、D1向电容C充电，充电时间为

Tph=0.7RaC

电容器C通过D2、Rb及555中的三极管T放电，放电时间为

Tpl=0.7RbC

因而，振荡频率为

f=1/(Tph+Tpl)=1.43/(Ra+Rb)C

电路输出波形的占空比为

q（%）=Ra/(Ra+Rb)*100%

图（c）

图（d）

2.3硬件设计

经仿真测试，其周期可以在2ms～10ms之间变换，占空比也符合标准，在电路板上合理的布线，焊接完之后先查看是否有漏焊，然后用万用表检测一下是否有短路的地方，检查完毕后进行测试。

焊接成功的实物电路如图（e）所示，示波器测试结果如图（f）所示，

图（e）

图（f）

3课程设计总结

这次课程设计，让我深入了解了集成运放的迟滞特性，学会了利用运放产生方波以及对其他波形的拓展，掌握了555定时器的工作原理，学会了利用555设计施密特触发器的方法，巩固了对电子线路和数字电路理论知识的理解，同时锻炼了实践动手能力，理论知识与实践设计相结合，培养了创新开发的思维以及团队合作意识。  

通过每个同学的分工合作，在我们的共同努力下认真完成了实验的要求，在老师的精心指导下让我们很好的实现了实验的结果，在一次次的失败中我完成了每个元器件的检查，这次课程设计给我带来的不只是书本知识上的还让我认识了不少的元器件。学会使用了部分元器件，让我深刻体会到了理论与现实的差距，这次试验，从头到尾都是我们自己动手操作的，从画原理图到仿真、焊接、调试都是我们自己在进行，让我们对实验的认识不再停留在理论上，而是进一步深入到实践中。虽然其中出了很多错、遇到很多困难，但是最终经过我们的努力，最终得到了我们想要的结果。做完了这个实验，我们对数电、模电的对应知识得到相应的复习，也了解到制作电路板的基本过程，我觉得对于我们这个专业，这种实验是非常有意义的，我们的收获很大。

最后衷心的感谢我们的指导老师——马小进老师，谢谢您对我们的辅导与帮助！

4参考文献

[1] 谢嘉奎 《电子线路》(线性部分)(第四版)高等教育出版社 2002年6月

[2] 康华光 《电子技术基础》（数字部分）高等教育出版社2006年1月

项目设计