课程设计：波形发生器

摘要：本系统是基于由555定时器构成的多谐振荡器的波形发生器。采用555定时器作为控制核心，外围采用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，这样就可按照设计要求产生方形波、三角波、正弦波。其设计简单、性能优良，具有一定的实用性。

关键词：波形发生器、555定时器、多谐振荡器

一、引言

波形发生器也称函数发生器，作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿波，正弦波，方波，三角波等波形。

本系统是基于555定时器的波形发生器。采用555计时器作为控制核心，外围采用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。其设计简单、性能优良，具有一定的实用性。本文介绍的波形发生器基本达到预定的目标。

二、基本原理

2.1硬件原理

555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路是R2→R3→RP→C2；C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚(放电管)。由于R3+RP>>R2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数，其频率为1kHz左右，调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后，输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络，输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源指示灯。

2.1.1 555定时器电路

555 定时器是一种功能强大的模拟数字混合集成电路，其组成电路引脚图如图 1所示。

（1）555 定时器有二个比较器 A1 和 A2 ，有一个 RS 触发器， R 和 S 高电平有效。三极管 VT1 对清零起跟随作用，起缓冲作用。

（2）三极管 VT2 是放电管，将对外电路的元件提供放电通路。

（3）比较器的输入端有一个由三个 5kW 电阻组成的分压器，由此可以获得和两个分压值，一般称为阈值。

（4）555 定时器的 1 脚是接地端 GND，2 脚是低触发端 TL，3 脚是输出端 OUT ，4 脚是清除端 Rd，5 脚是电压控制端 CV，6 脚是高触发端 TH ，7 脚是放电端 DIS，8 脚是电源端 VCC 。

（5）555 引脚如图2.1，引脚功能如图2.2

图2.1 555引脚图

图2.2 引脚功能说明图

三、总体结构

3.1 总体设计流程

（1）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。原理框图如下图3.1。

图3.1 方波、三角波、正弦波、信号发生器的原理框图

（2）总电路图的原理：555定时器接成多谐振荡器工作形式，C2为定时电容，C2的充电回路是R2→R3→RP→C2；C2的放电回路是C2→RP→R3→IC的7脚(放电管)。由于R3+RP>>R2，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由IC的3脚输出的是近似对称方波。按图所示元件参数，其频率为1kHz左右，调节电位器RP可改变振荡器的频率。方波信号经R4、C5积分网络后，输出三角波。三角波再经R5、C6积分网络，输出近似的正弦波。C1是电源滤波电容。发光二极管VD用作电源指示灯。总电路图如下图3.2。

图3.2 总电路图

（3）根据总电路原理图利用NI Multisim 14.0软件进行电路仿真，仿真电路图及仿真结果如下图3.3、图3.4

图3.3 仿真电路图

图3.4 仿真结果图

（4）经过设计焊接得实物成品图如下图3.5

图3.5 实物正面图

工程文件见：波形发生器课设：Multisim13.0仿真设计+课程设计报告-单片机文档类资源-CSDN下载