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1、青海大学数字电子综合实验报告方波&三角波发生器设计 院系：化工学院 化工机械系 班级：10级自动化（1）班 小组成员：常高志（1020301002） 谢佳才（1020301003） 李洋洋（1020301008）数字电子技术综合实验一、实验名称：方波、三角波发生器二、实验设备（1）数字电子技术实验箱（2）万用表（3）示波器（4）信号发生器三、实验目的通过实际电路的搭建，进一步巩固所学理论知识，并通过掌握实际元件的用法将理论与实际相结合。提高对数字电路的仿真、设计、调试能力，进一步提高对理论课程的学习兴趣。实验内容综合运用电子技术基础中数字电子技术所学门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、波形产生
2、与变换电路等知识，结合实际集成数字器芯片，设计一个可以改变输出频率的方波、三角波产生电路，参考系统框图如下：四、实验要求本实验要求设计实现方波、三角波波形的产生电路，其频率可以调整，可通过数字输入量选择输出波形的类型，可通过数字输入量选择输出频率进行2倍频、4倍频等，可显示倍频系数。波形产生可使用555定时器，也可使用集成运算放大器或比较器，显示电路使用八段LED数码管（带74LS48译码器），其他电路根据具体设计确定。要求，电路简洁，输出波形稳定，噪声小，显示倍频系数即可。另外，电源可采用实验箱提供的直流电源，无需另行设计。五、实验步骤（1）分析实验题目，确定系统总体方案；（2）细化系统总体
3、方案，确定实现每一模块拟采用的电路方案；（3）根据现有芯片类型确定电路采用的芯片，并查阅相关芯片的使用方法；（4）采用Multisim对每一部分的电路方案进行仿真；（5）利用实验室现有设备，搭建电路实现实验要求，测试分析结果；（6）对实验过程中的问题、结果、收获进行总结。六、实验元件清单芯片名称说明NE555555定时器LM324比较器CD4052模拟多路开关稳压二极管5V74HC161计数器74HC488段译码12M晶振常用电容常用电阻基本门电路七、各组成部分的工作原理1.方波发生电路的工作原理：图（1）由555定时器组成的多谐振荡器 利用555与外围元件构成多谐振荡器，来产生方波的原理：用
4、555定时器组成的多谐振荡器如图（1）所示。接通电源后，电容C2被充电，当电容C2上端电压Vc升到2Vcc/3时使555第3脚V0为低电平，同时555内放电三极管T导通，此时电容C2通过R3、Rp放电，Vc下降。当Vc下降到Vcc/3时，V0翻转为高电平。电容器C2放电所需的时间为tpL=(R3+Rp)C2ln2 （31） 当放电结束时，T截止，Vcc将通过R1、R3、Rp向电容器C2充电，Vc由Vcc/3上升到2Vcc/3所需的时间为tpH=(R1+R3+Rp)C2ln2=0.7(R1+R3+Rp)C2 （32） 当Vc上升到2Vcc/3时，电路又翻转为低电平。如此周而复始，于是，在电路的输
5、出端就得到一个周期性的矩形波。电路的工作波形如图（2），其震荡频率为f=1/(tpL+tpH)=1.43/(R1+2R3+2Rp)C2 （33）图（2）由555定时器组成的多谐振荡器工作波形2.方波-三角波转换电路的工作原理： 图（3）积分电路产生三角波 RC积分电路是一种应用比较广泛的模拟信号运算电路。在自动控制系统中，常用积分电路作为调节环节。此外，RC积分电路还可以用于延时、定时以及各种波形的产生或变换。由555定时器组成的多谐振荡器输出的方波经C4耦合输出，如图（3）所示为RC积分电路，再经R与C积分，构成接近三角波。其基本原理是电容的充放电原理。3.总电路工作原理： 555定时器接成
6、多谐振荡器工作形式，C4为定时电容，C4的充电回路是R1R4R5C4；C4的放电回路是C4R5R4555的7脚DIS(放电管)。由于R4+R5R1，所以充电时间常数与放电时间常数近似相等，由555的3脚OUT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R5可改变振荡器的频率。方波信号经积分网络后，输出三角波。C1是电源滤波电容。发光二极管LED1用作电源指示灯。图（4）总电路图八、用Multisim11进行仿真 从Multisim11仿真元件库中调出所需元件，按电路图接好线路，方波输出端接一个虚拟的示波器，接通电源后，可得如图（5）所示的输出方波仿真图。图（5）输出
7、方波电路的仿真 方法同输出方波电路的仿真方法，可得图（6）、（7）所示的三角波和方波转三角波波形仿真图。图（6）三角波图（7）方波转三角波波形 倍频显示部分仿真电路如下：图（8）九、安装与调试： 先在电路板上做好布局，然后进行焊接。焊接好电路到实验室进行调试，波形达到要求，占空比可调，频率连续可调，波形幅值可以调到实验要求范围内，调试完成。十、误差分析： 1.参数设计不是非常完美； 2.测量仪器本身的老化产生的误差； 3.焊接电路时焊点处有电阻被忽略，连接的线路也有电阻； 4.试验时间过长温度发生变化，使得一些元件的电阻发生变化； 5.仪器的不精确导致实验与仿真有所偏差； 6.测量数据时读数产生的误差。
