如见大量的信息是加载在电信号上我们想要了解这些电信号就从几种最基本的电信开始研究。种波形的产生就是使用各种基本的电子元器件对电信号产生，运算，处理等电路芯片是一个 可以产生多谐振荡的芯廊己合其他电子器件可以产生方波等4LS74是以个有着四个戏触发器 的芯片，我们可以把它连接为一个四分频的电瞬积分器就是使用电容的充放电对方波积分产生 三角波；LM324是有四个运放的芯片，我们可以使用这些运放搭建低通滤波电路，和振荡器产生正 弦波。1选题背景 这是一个信息时代，如今电子科技飞速发展尽管未来量子通信以其优良的保密性是未来发展的 方向。但是电子技术依然是这个时代的主题。息的处理就是对信号的处骤拟信号是信号中最 重要的组成部分。对模拟信号的处理就涉及各种电路的设计。温度，压力等，各种连续信号经相应的电子设备转换为模拟电信对这些电信号的处理就是我们 所做的。信号的产生就对我们的研究提供了很好的源头。1.1指导思想方波，三角波，正弦波是很重要的波形方波的产生可以有55芯片配合电阻电容产生对方波的 处理有分频，积分等，可以生成其他频率，形状的波形。使74组成的四分频电路，可以对 输入的信号的频率进行四分之一的变化方波的积分就可以产生三角弦波是自然界中最重要 的波，我们已知任何周期波由傅里叶变换可以得到任何频率的正弦波。1.2方案论证方案一:使用555芯片产生方波1，|四分频电路生成方波IIRC积分电路对方波II积分后产生三角 波，使用有源低通滤波电路对方波I滤波处理产生正弦波最后用运放构建的正弦波振荡电路产 生 250KHzo方案二：使用555芯片产生方波I，四分频电路生成方波II使用有源积分电路产生三角波使用 有源低通滤波电路产生正弦波I，最后使250KHz的带通滤波电路对方波滤波就可以产生0KHz 的正弦波。由于有源积分电路和带通电路在搭建的时候有一点的难度，在简化电路的角度讲我们选择第 一方案。1.3基本设计任务 首先是一 个20KHz到50KHz的方波I的产生，可以利用555产生一个脉冲的方波再利用外接的电 阻电容调节脉冲的频率。1.4电路特点2.2工作原理如图2-1所示，五种波形的产生的设计思路是吏用555芯片产生单谐振荡的方波1由于此频率 是较高的频率，而且和方波II的频率是四分之一关系，于是我们可以是邸4构成的四分频电 路对方波I进行分频处理就可以得到方波队方波II到三角波，由于其频率是一致的可以使用积分电路对方波II进行积分就可以得到三角波我们知道任何周期函数都可以写成许多频率不同 的正弦波的叠加。同样，可以把一个周期信号分解为正弦信号弦波I可以使用低通滤波器对方 波I进行滤波。就可以得到全段频率的正弦波I。方波II由于频率太高，要是使用带通太难实现， 于是我们采用一个可以产生50KHz的振荡器。经过以上所有步骤就可以实现五种波形的产生。3各种主要电路及部件的工作原理3.1方波I的产生：555振荡电路图 3-1-1555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器一般用双极型（TTL）工艺制作的称为555，用互补金属氧化物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5V-16VX作，7555可在3-18V工作，输出驱动电流约为200mA因而其输出可与TTL. CMOS或者模拟电路电平兼容。图3-1-2 555电路产生方波工作原理：设电容的初始电压Uc=0，t=0时接通电源，由于电容电压不能突变，所以高、低 触发端Vth =Vo =1/3Vcc，比较器AL输出为高电平，A2输出为低电平，即=0S D = 1（1表示高电位，0表示低电位），R ? S触发器置1，定时器输出1 o=1此时Q=1，定时器内部放电三极管截止电源VCC经R1，R2向电容C充电Uc逐渐升高o当Uc上升到1/3 Vcc时，A2输出由0翻转为1，这时D = SD =电R ? S触发顺保持状态不变。所以t t1期间，定时器输出u0为高电平1。t = t 1时刻，Uc上升到2/3 Vcc，比较潮1的输出由1变为0，这时RD = 1 S D= 0 R ? S触发器复0，定时器输出10= Qt 1 t t2期间，Q =0,放电 三极管T导通，电容C通速2放电VC按指数规律下降，当C2/3VCC时比较器A1输出由0 变为1，RS触发器的D=0, SD=0，Q的状态不变，UO的状态仍为低电平T=t2时刻，Vcc 下降到1/3 Vcc，比较器A2输出由1变为0, R-S触发器的RD = 0 S D= 1触发器处于1, 定时器输出00 =1。此时电源再次向电容放电，重复上述过程1输出信号时间参数：T =八 + Tw2，Twi =（R + R2）Cln2，n = R2Cln2振荡频率：占空比：3.2 方波II的产生：74LS74 分频电路图3-3-174LS74中含有两个独立的触发器，每个触发器有数据输入）、置位输入（酩）复位输（口 ）、 时钟输入CP）和数据输出Q、/Q）。酩、艮口的低电平使输出预置或清除，而与其它输入端的 电平无关。察、火口均无效（高电平式）时，符合建立时间要求数据在CP上升沿作用下传 送到输出端。图3-2-2四分频电路产生方波II74LS74是个双。触发器，把其中的一个）触发器的。非输出端接至D输入端，时钟信号输入端CLOCK 接时钟输入信号，这样每来一gtOCK脉冲，D触发器的状态就会翻转一次，每两次OCK脉冲就 会使D触发器输出一个完整的正方波，这就实现粉频。把同一片74LS74上的两路D触发器串 联起来，其中一令触发器的输出作为另一个触发器的时钟信号，还可以实现吩频。23.3三角波的产生:RC积分电路积分电路定义输出信号与输入信号的积分成正比的电路为积分电路。积分电路原理从图中可以 看出，Uo=Uc=(1/C)Jicdt,困二UR+Uot=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RCTk，充电很慢， 所以认为Ui=UR=Ric即ic=Ui/R,故Uo=(1/c)icdt=(1/RC)icdl就是输出Uo正比于输入心 的积分(icdt)RC电路的积分条件：RCNT积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波， 还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单，都是基于电容的冲放电原理，这里就不详细说了， 这里要提的是电路的时间常数*仁构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于 倍于输入波形的宽度。3.4正弦波I的产生：低通滤波电路图 3-4-1LM324系列器件带有真差动输入的四运算放大器，具有真正的差分输入。与单电源应用场合的标准 运算放大器相比，它们有一些显着优点。该四放大器可以工作在低献或者高到32伏的电源 下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应 用场合中采用外部偏置元件的必要ttM324系列是低成本的四路运算放大器，具有真正的差分输 入。在单电源应用中，它们与标准运算放大器类型相比具有几个明显的优势四路放大器可以工 作于低至3.0V或高达32 V的电源电压，静态电流是31741的五分之一左右(每个放大器)。共 模输入范围包括负电源，此在众多应用中无需外部偏置元器输出电压范围也包括负电源电压。图3-4-2低通滤波电路产生正弦波ILM324是四运放集成电路，每个运放都是一个独立的运放，采用共同的供电源。这是一个低通滤波 电路，采用电位器可以对过滤的正弦波进行调整使之不会过分失真。3.5正弦波II的产生：正弦振荡器该振荡电路的振荡频率是：选取相应参数后可以实现50KHz的正弦波振荡电路，产生正弦波。34原理总图图4-1电路原理总图5元器件清单元件参数个数555174LS741LM3241电容1034电容1042电位器100K/10K/2K3电阻400/600/5K/1K/20K4, 5，1，2，16调试过程及仿真结果6.1通电前的检查首先通电之前我的仿真时可以出结果的，是在把原理图转化为实物图的时候我还是很小心翼翼地检查每一根线路的导通情况测量每个元器件的参数是否达到理论的要求，尽可能的将误差降到 最小。首先是最基本的电阻总是选取和理论最接近还有各种芯片，采用先焊底座，再插元器件 的方法，即避免了焊接时的损坏，又使芯片可以更换。6.2通电检查再就是加上5V电压，并观察没有芯片发热，电路也可以正常工作。于是就进一步使用示波器来测 试所要的波形。6.3结果分析图 6-3-1,、如图6-3-1的对比结果我们可以看出方波I的结果还是比较让人满意的但是还是不免有一点失 真，在方波的峰值出现了一点小的抖动。能是我的电路受到外界的干扰引起地有可能是我的 电路之间的信号相互影响造成的。图 6-3-2如图6-3-2的结果。我们可以清楚的看出方波II的频率是方波I的四分之一得在实际的电路中 这里有比较大的波形抖动于是我还在这里加了一个电容来减少这种误让人兴奋的是这真的可 以起作用。尽管仿真的是后不需要但是在实际的应用中可能有各种的影响这就让我们更能深入 的知道一个电子器件的最基本作用。图 6-3-3图6-3-3就是最基本的积分电路由于我为了在实际的电路中简化电瞰使用了最简单的积分电 路。但是这造成的影响就是仿真的结果有失真，图可以看出由于充放电时间的不合适导致三角 波的上升、下降不是一条直线这就使结果发生了不如理想状态的失真由是在要求不高的情况下 采用此电路可以很有效的简化电路。图 6-3-4图6-3-4是 一个又低通滤波后的产生的正弦这个电路是比较简单的几乎没有什么可以出的错误。 但是在实际的电路中为了使电路方便调节我还是在电路中使用了一个电位器路波形出现较大 的失真的时候我们可以对其调节使产生的结果尽可能的保持正弦波图6-3-5这是有一个振荡器产生的正弦波可以看出的是正弦波的频率是不可调睢是这就导致 了频率有一点误差。要是使用一个电位器就可以很好的弥补这一缺憾。7小结回望这次课程设计，从选题到我焊接成功再到调试出波形我比较深刻的了解1555怎样产生方波 等很多的电路知识在对电路焊接后的漫长调试时间中我一步步的查找原因正线路，发现了不 少的如连接不紧密造成的断路，和引脚焊错的小问题。更正之后使用示波器也出现了小小的问题， 我知道了在使用仪器的时候要提前检查一下仪器是否可以正常工作的很多方法我以前的学习 中是不可能遇到的，但是这就是课设的意义所在将我们平常所学转化我实际生产所需。得在一 次调试的时候，我的一个方波出现了失真是在水平的地方有两个小的毛刺我调节每一个电位器 对此进行调节，但是都没有什么效果当我怀疑是否是因为有外界的干扰造成的时旁边的一个 同学跟我说，你可以试试往输出加一个电容我就加了一个，没想到的是真的可以失真明显减少 了。可以看出的是我太相信仿真的原理醇理图上没有的元器件我是不会往电路上面加的是， 这是一个错误的想法。实践也证明了这一点。8设计体会及今后改进意见8.1体会漫长的课设结束后，从仿真电路到我实际的焊接都要我自己亲自完我感觉在实际的电子设计中 我们要学会活学活用不能局限于仿真结果比如善于利用电容的滤波特性同时在实际的电路连接中不能完全相信仿真的结果。竟仿真是一个很理想的结果。实际的焊接中也要善于检查电路， 在连接一处电路是就要赶紧检查电路是否有虚焊且要细心一定不能因为线多而出现电线的连接 错误，这是致命的错误，一定不可以出现。如果设计不合理就会出现在调试的过程中有很多问题， 有的是简单的短路，断路，有的是电线的连接错误总之，这些错误将为后来的调试产生很巨大的