方波发生器以及一阶RC滤波器

1、方波发生器以及一阶RC滤波器一、实验任务（1）用555设计一个频率为1k占空比为50%的方波发生器。（2）设计截止频率为1.6K的一阶RC低通滤波对（1）中的方波进行 滤波。二、实验原理1、555定时器的电路结构与功能555定时器是一种多用途的数字一一模拟混合集成电路，利用它 能既方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器。由于使 用灵活、方便，所以555定时器在波形的产生与变换、测量与控制、 家用电器、电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。其内部原理图如下图所示，其中（1）脚接地，（2）脚触发输入，（3）脚 输出，（4）脚复位，脚控制电压，脚阈值输入，脚放电端， 脚电源。1 脚 gn

2、d,2 脚 tri,3 脚 out,4 脚 rst,5 脚 con,6 脚 thr,7 脚 dis,8 脚 VccrpI 5kQ)| n skQ吃Fc(TR) i.! 5kQTeX31I555定时器工作时过程分析如下:5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为:UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。当VI12/3VCC, VI21/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0, G3输出高电平，放电三极管TD 导通，定时器输出低电平。当VI1V2/3VCC，VI21/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器 C2输出高电平，基本RS触发器保持原

3、状态不变，555定时器输出状 态保持不来。当VI12/3VCC，VI2V1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1, G3输出低电平，放电 三极管TD截止，定时器输出高电平。当VIK2/3VCC, VI2V1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器 C2输出低电平，基本RS触发器置1, G3输出低电平，放电三极管TD 截止，定时器输出高电平。用图表表示:输 A输出复位旬unu12输出此晶体管T0XX0导通10导通1她1截止11杲持保持555设计方波信号发生器如图所示多谐振藩器电路tb）工作波形峭图62多造振荡新电路和工作波形R1, R2和C是外接定

4、时元件，电路中将高电平触发端（6脚）和低 电平触发端（2脚）并接后接到R2和C的连接处，将放电端（7脚） 接到R1，R2的连接处。由于接通电源瞬间，电容C来不及充电，电容器两端电压uc为低电 平，小于（1/3）Vcc，故高电平触发端与低电平触发端均为低电平， 输出uo为高电平，放电管VT截止。这时，电源经R1，R2对电容C 充电，使电压uc按指数规律上升，当uc上升到（2/3）Vcc时，输 出uo为低电平，放电管VT导通，把ucM（ 1/3）Vcc上升到（2/3） Vcc这段时间内电路的状态称为第一暂稳态，其维持时间TPH的长短 与电容的充电时间有关。充电时间常数T充二（R1 + R2） C。

5、接成占空比可调方波发生器分析：T 充=（R1+R2）Cln2 ， T 放二R2Cln2占空比50%,要求充电时间等于放电时间，则将冲放电的电路分开， 使得T充二R1Cln2，T放二R2Cln2，R1=R2,同时利用二极管的单向 导通性，构建充电与放电的回路。周期 T=（R1+R2）Cln2，频率 f=1/T=1kHz取 C=220nF，R1=3.3KQ，R2=3.3KQ电路图如下所示：R15.1kVO利用multism仿真得到的电路图如下所示可以将R1, R2部分换成电位器，做成频率和占空比可调的方波发生器。仿真结果如下:可见占空比为50%，频率为1KHZ。一阶低通滤波器的设计一阶低通滤波器的

6、传输函数H （，。）=RC1，。+11RC低通滤波器下降到中频增益的0.707倍，计算幅度谱I H(jQ ) | 二 ：1, 2得截止角频率q = 2n f =冒所以一阶低通滤波器截止频率f =L = 1.6 KHzs i 2 兀 R1C1设计截止频率为1.6KHz的低通滤波器，则令C =0.1得r = 1KQ三、实验内容1、电路仿真n.3R3.1实用文档,XSC1R2 3.3gU2555 TIMBRRATEDLV1 m5 vW-IExt警10D2 A1N120CD1 C1N1200CVCC+RST OUTDISigTHR，C2 =F220nFC1Tl-10nFTRICONGND_C3 -1- 100nF5o2.5m7.5m10.0mTransient Analysis5.0mTime (S)图中红线表示方波发生器产生的方波，蓝线表示经过RC低通滤波器 后的输出信号。2、焊接电路3、实际电路测试给实验板接入+5V直流电压，连接好电路，接好示波器探针。图为方