【文章內容簡介】 值就可以調節(jié)回差電壓的大小。集成運放也可以構成滯回比較器，它具有滯回特性，即具有慣性，因而也就具有一定的抗干擾能力。雖然有兩個閾值電壓，但當輸入電壓向單方向變化時，輸出電壓僅跳變一次。而555定時器構成的施密特觸發(fā)器具有滯回特性和輸出電平轉換過程中的正反饋作用。 555定時器的其他作用若以555定時器ID的端作為觸發(fā)信號的輸入端，并將由和R組成的反相器輸出電壓接至端，同時在對地接入電容C,。 單穩(wěn)態(tài)電路的電路圖和波形圖如果沒有觸發(fā)信號時，處于高電平，那么穩(wěn)態(tài)時這個電路一定處于==1，Q=0，=0的狀態(tài)。假定接通電源后觸發(fā)器停在Q=0的狀態(tài)，則導通0。故==1，Q=0及=0的狀態(tài)將穩(wěn)定的維持不變。如果接通電源后觸發(fā)器停在Q=1的狀態(tài)了，這時一定截止，便經(jīng)過R向C充電。當充到= 時，變?yōu)?，于是將觸發(fā)器置0。同時，導通，電容C經(jīng)過迅速放電，使0。此后由于==1，觸發(fā)器保持0狀態(tài)不變，輸出也相應的穩(wěn)定在=0的狀態(tài)。因此，通電后電路便自動的停在=0的穩(wěn)態(tài)。當觸發(fā)脈沖的下降沿到達，使跳變到以下時，使=0（此時=1），觸發(fā)器被置1，跳變?yōu)楦唠娖剑娐愤M入暫穩(wěn)態(tài)。與此同時截止，經(jīng)R開始向電容C充電。當充至=時，變成0。如果此時輸入端的觸發(fā)脈沖已消失，回到了高電平，則觸發(fā)器將被置0，于是輸出返回=0的狀態(tài)。同時又變?yōu)閷顟B(tài)，電容C通過迅速放電，直至0，電路恢復到穩(wěn)態(tài)。輸出脈沖的寬度等于暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間，而暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間取決于外接電阻R和電容C的大小。，等于電容電壓在充電過程中從0上升到所需要的時間，因此得到：通常R的取值在幾百歐姆到幾兆歐姆之間，電容的取值范圍為幾百皮法到幾百微法。的范圍為幾微秒到幾分鐘。但必須注意，隨著得寬度增加，它的精度和穩(wěn)定度也將下降。電源接通后，Vcc通過電阻RR2向電容C充電。當電容上電vC=2/3Vcc時，閥值輸入端6受到觸發(fā)，比較器C1翻轉，輸出電壓Vo=0，同時放電管T導通，電容C通過R2放電；當電容上電壓Vc=1/3Vcc，比較器C2工作，輸出電壓Vo變?yōu)楦唠娖?。C放電終止、又重新開始充電，周而復始，形成振蕩。其振蕩周期與充放電的時間有關：充電時間：，放電時間： 振蕩周期： 振蕩頻率： 占空系數(shù)： 當R2R1時，占空系數(shù)近似為50％。 多諧振蕩器的電路圖和波形圖由仿真結果我們知道：電路的振蕩周期T、占空系數(shù)D，僅與外接元件RR2和C有關，不受電源電壓變化的影響；改變RR2，即可改變占空系數(shù)，其值可在較大范圍內調節(jié)；改變C的值，可單獨改變周期，而不影響占空系數(shù)。另外，復位端4也可輸入1個控制信號。復位端4為低電平時，電路停振。 運算放大器運算放大器（operational amplifier），或簡稱為opamp。放大器是一種二端口器件，它接受一個成為輸入的外加信號，產(chǎn)生一個成為輸出的信號并使輸出=增益輸入，這里增益是某一種合適的比例常數(shù)。滿足于這一定義的器件稱為線性放大器，以區(qū)別于具有非線性輸入輸出關系的器件。一個放大器接受來自上面某個源的輸入，并將它的輸出向下輸送到某個負載。決定于輸入和輸出信號的屬性，可有不同類型的放大器。最普遍的就是電壓放大器，它的輸入和輸出都是電壓。這個放大器的每一端口都能用戴維南等效給予建模，它有一個電壓源和一個串聯(lián)電阻組成。輸入端口通常起一個純無源的作用，所以只用一個電阻來建模稱之為該放大器的輸入電阻。輸出端口用一個表明與有關的電壓控制電壓源（VCVS）和一個稱為輸出電阻的串聯(lián)電阻來建模。值得注意的是，輸入源也是用戴維南等效給于建模的，它由源電壓和串聯(lián)電阻構成；輸出負載起無源的作用，用電阻建模。在輸出端口應用電壓分壓器公式得出，注意到，當不存在任何負載（）時，就有。所以稱為無載或開路電壓增益。在輸入端口應用電壓分壓器公式得出，消去并經(jīng)整理得到源電壓負載增益為，當信號從源向負載傳播時，首先在輸入端口受到某些衰減，然后在放大器內部放大，最后在輸出端口又有額外的衰減。這些衰減統(tǒng)稱之為加載效應。 三角波發(fā)生電路在直流穩(wěn)壓電源提供電壓的條件下，電容的充電和放電過程，就產(chǎn)生了三角波。基于這個原理，最常見而且比較好實現(xiàn)的方法就是運用集成運放構成的積分電路。在自控系統(tǒng)中，常用積分電路作為調節(jié)環(huán)節(jié)；此外，還廣泛應用于波形的產(chǎn)生和變換以及儀器儀表之中，以集成運放作為放大電路，利用電阻和電容作為反饋網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)這種運算電路。，由于集成運放的同相輸入端通過接地，為“虛地”。電路中，電容C中電流等于電阻R中電流：，輸出電壓與電容上電壓的關系為：而電容上電壓等于其電流的積分，故 積分電路 在求解到時間段的積分值時式中為積分其實時刻的輸出電壓，即積分運算的起始值，積分的終值是時刻的輸出電壓。 當為常數(shù)時，當輸入為節(jié)約信號時，若時刻電容上的電壓為零，(a)所示。當輸入為方波和正弦波時，(b)(c)所示。 t t VoVott（b）（a）tVot（c） 積分運算電路在不同輸入情況下的波形(a)輸入為階躍信號 (b)輸入為方波 (c)輸入為正弦波在實用電路中，為了防止低頻信號增益過大，常在電容上并聯(lián)一個電阻加以限制。 積分電路 總電路分析 根據(jù)前面的介紹分析，： 方波和三角波發(fā)生器的綜合電路如圖所示，整個電路是一個數(shù)模混合集成電路，主要由兩部分構成，由LM741集成運放構成的積分電路是三角波發(fā)生電路，而由555定時器構成的電路是整形電路將積分電路產(chǎn)生的三角波整形為方波。在前面已經(jīng)介紹過，產(chǎn)生方波的方法不外乎有兩種，一種是通過各種多諧振蕩器直接產(chǎn)生方波，另一種則是利用各種整形電路將原有的周期性的波形整形為符合要求的波形。在本設計中我采用第二種，因為根據(jù)要求要產(chǎn)生頻率為失真度小的三角波和方波，所以用整形電路比較方便，更容易實現(xiàn)這一任務。LM741集成運放的工作電壓為，所以我用的直流電壓源的伏值為。LM741集成運放的外圍電路是由電容C和電阻R構成，而為了實現(xiàn)頻率可調，所以R是由一個電阻和一個電位器組成。通過恒流源交替的對電容充電和放電，就形成了三角波。555定時器構成的同相遲滯比較器起到整形的作用。這正是我所設計的地方。由555定時器的5腳（控制電壓輸入端）作為信號輸入端，由26腳提供參考電壓。當時，，Q=0，故；當時，故保持低電平不變；當時，，Q=1，故=1；所以，滯回電壓值為：。正好與26腳作為信號輸入端，參考電壓由5腳提供的反相遲滯比較器的情況相反。調節(jié)電位器可改變輸出波形的頻率，還可以通過改變R1和R2的比例來改變頻率的大小，但是改變頻率的同時也會改變占空比。當占空比為50%時，輸出波形呈對稱波形，當占空比為某一值時，三角波可變?yōu)殇忼X波。 而要改變輸出波形的頻率，則要改變直流電壓的伏值，因為輸出波形的幅度取決于供電源的伏值。 設計電路仿真波形圖 設計電路仿真波形圖由波形圖得知，電容在與之間充電的時間為方波周期的一半，所以就有： 這是占空比為50%時的頻率，當占空比不為50%時，輸出波形的頻率的計算過程如下：設R1上的電壓為： R2上的電壓為：當方波電壓為E時，由運放虛短路得：電阻R的電壓等于R1上的電壓，積分電流，周期：占空比：例如：當=50KΩ時，頻率， 仿真波形圖當直流電源為20V，輸出波形的幅度就會增大，但是頻率不變。 改變直流電壓源后的輸出波形圖4. 結論 R是由一個電阻和一個電位器組成，使用電位器的目的是為了實現(xiàn)頻率的可調，C不變，當R=13，f=。R不變，當C=10，f=。而和不但起分壓作用，而且也可以起到調節(jié)頻率和占空比的作用，當和的比例為1：1時，輸出波形為對稱波形，增大，占空比減小。改變和的比例，還可能會得到鋸齒波。由此分析得出。 因為輸出波形的幅度是由直流電源的電壓的值所決定的，所以，若要對輸出波形的幅度進行調節(jié)，則可通過改變直流電源的伏值來實現(xiàn)。致 謝首先我要感謝我的指導老師，龍光利老師。龍老師治學嚴謹，學識淵博，思想深邃，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，置身其間，使我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華，與無微不至、感人至深的人文關懷，倍感親切，豈是三言兩語能夠說得清，道得明的。我無法用準確生動的語言來淋漓盡致地描述自己的真實感受，只好將它深深地埋在心底，化作一道虔誠的祝福。其次，我要感謝我的同組搭檔，在我們遇到困難時，我們能互相鼓勵，互相幫助。我們的協(xié)助工作才能使我們在設計中克服種種難題，順利地完成設計任務。在此，我衷心地祝愿導師合家歡樂，一生平安。同時，也將祝福送給每一位幫助過我的師長。參考文獻[1] [J].電子制作，2006,143（2）. 4849[2] 曾興雯，劉乃安，. 西安：西安電子科技大學出版社，1994. 2632[3] [J].電子制作，2005,135（6）. 3538[4] [J].電子制作，2005,134（5）. 36[5] 駱新全，黃玲玲. 電路仿真與PCB設計——,Multisim2001及Protel99 SE的應用 北京：北京航空航天大學出版社，2004. 3042[6] 李忠波，袁宏. 電子設計與仿真技術. 機械工業(yè)出版社，[7] 江明. 單片機控制多功能信號發(fā)生器. 學位論文. 吉林大學學報. 2004，第12卷（3）[8] 張躍勤，張文希，湯懷清. 智能函數(shù)信號發(fā)生器. 長沙大學學報，2002，第16卷（2）[9] 塞爾吉歐弗朗哥. 基于運算放大器和模擬集成電路的電路設計. 西安：西安交通大學出版社，2004. 418423外文翻譯WAVEFORM GENERATORS Basic Priciple of Sinusoidal Oscillators Many different circuit configurations deliver an essentially sinusoidal output waveform even without inputsignal excitation. The basic principles governing all these oscillators are investigated. In addition to determining the conditions required for oscillation to take place, the frequency and amplitude stability are also studied. show an amplifier, a feedback network, and an input mixing circuit not yet connected to form a closed loop. The amplifier provides an output signal as a consequence of the signal applied directly to the amplif