方波發(fā)生及濾波器

1、方波發(fā)生及濾波器第1頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三任務(wù)：1.用555設(shè)計(jì)一個(gè)頻率為1KHZ，占空比為50%的方波發(fā)生器2.設(shè)計(jì)截止頻率為1.6KHZ的一階RC低通濾波器，并對(duì)前者的方波進(jìn)行濾波。第2頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三電路的核心部分555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字模擬混合集成電路，利用它能既方便地構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。由于使用靈活、方便，所以555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與變換、測量與控制、家用電器、電子玩具等許多領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用第3頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三555電路是一種

2、常見的集模擬與數(shù)字功能于一體的集成電路。只要適當(dāng)配接少量的元件，即可構(gòu)成時(shí)基振蕩、單穩(wěn)觸發(fā)等脈沖產(chǎn)生和變換的電路，其內(nèi)部原理圖如圖所示，其中(1)腳接地，(2)腳觸發(fā)輸入，(3)腳輸出，(4)腳復(fù)位，(5)腳控制電壓，(6)腳閾值輸入，(7)腳放電端，(8)腳電源。1腳gnd,2腳tri,3腳out,4腳rst,5腳con,6腳thr,7腳dis,8腳Vcc第4頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三NE555內(nèi)部構(gòu)造第5頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三555定時(shí)器工作時(shí)過程分析如下：5腳經(jīng)0.01uF電容接地，比較器C1和C2的比較電壓為：UR1=

3、2/3VCC、UR2=1/3VCC。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器置0，G3輸出高電平，放電三極管TD導(dǎo)通，定時(shí)器輸出低電平。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出高電平，基本RS觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變，555定時(shí)器輸出狀態(tài)保持不來。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出低電平，比較器C2輸出低電平，基本RS觸發(fā)器兩端都被置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。當(dāng)VI12/3VCC，VI21/3VCC時(shí)，比較器C1輸出高電平，比較器C2輸出低電

4、平，基本RS觸發(fā)器置1，G3輸出低電平，放電三極管TD截止，定時(shí)器輸出高電平。第6頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三第7頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三方波發(fā)生電路原理第8頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三R1，R2和C是外接定時(shí)元件，電路中將高電平觸發(fā)端（6腳） 和低電平觸發(fā)端（2腳）并接后接到R2和C的連接處，將放電端（7腳）接到R1，R2的連接處。 由于接通電源瞬間，電容C來不及充電，電容器兩端電壓uc為低電平，小于（1/3）Vcc，故高電平觸發(fā) 端與低電平觸發(fā)端均為低電平，輸出uo為高電平，放電管VT截止。這時(shí)，

5、電源經(jīng)R1，R2對(duì)電容C充電，使電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc上升到（2/3）Vcc時(shí)，輸出uo為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把uc從（1/3）Vcc 上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間TPH的長短與電容的充電時(shí)間有關(guān) 。充電時(shí)間常數(shù)T充=（R1R2）C。第9頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三第10頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三T充=(R1+R2)Cln2 ，T放=R2Cln2 占空比50%,要求充電時(shí)間等于放電時(shí)間，則將沖放電的電路分開，使得T充=R1Cln2 ， T放=R2Cln2 ，R1=R2,同時(shí)利用二極

6、管的單向?qū)ㄐ?，?gòu)建充電與放電的回路。周期T=(R1+R2)Cln2 ，頻率f=1/T=1kHz取C=220nF，R1=3.3K，R2=3.3K第11頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三由三要素法知：VT=V末+（V初-V末)e-T/RC從而得到：T=RCln(V末-V初)/（V末-VT）所以T充=R1Cln2 ，T放=R2Cln2 第12頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三48376251第13頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三便于看清5腳到地接0.01u的濾波電容可旁路來自電源的噪聲或紋波電壓，使電路穩(wěn)定工作。 第14頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三第15頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三一階RC低通濾波電路uiRCuo轉(zhuǎn)移函數(shù):令得：其幅頻特性0.707轉(zhuǎn)折頻率帶寬：1第16頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三所以，f=2c=1/（2RC)為所求得的截止頻率。已知f=1.6KHZ?？扇。琑=1K，C=100nF。uiRCuo第17頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三第18頁，共20頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)21分，星期三顯示結(jié)果，得出結(jié)論經(jīng)過RC濾