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使用 555 時基電路產生頻率為 20kHz-50kHz 的方波Ⅰ作為信號源；利用此方波Ⅰ，可在四個通道輸出 4 種波形：每通道輸出方波Ⅱ、三角波、正弦波每通道輸出的負載電阻均為 600 歐姆。

（1）使用 555 時基電路產生頻率 20kHz-50kHz 連續可調，輸出電壓幅度為1V 的方波Ⅰ；

（2）使用數字電路 74LS74，產生頻率 5kHz-10kHz 連續可調，輸出電壓幅度為 1V 的方波Ⅱ；

（3）使用數字電路 74LS74，產生頻率 5kHz-10kHz 連續可調，輸出電壓幅度峰峰值為 3V 的三角波；

（4）產生輸出頻率為 20kHz-30kHz 連續可調，輸出電壓幅度峰峰值為 3V 的正弦波Ⅰ

由一片NE555產生20-50khz的方波再經過通道1輸出，由于74ls74內涵兩個D觸發器，每個可以實現二分頻，將兩個D觸發器串聯即可實現四分頻。四分頻得到5-10KHZ的方波二，再有源積分得到三角波，由于峰峰值得要求所以對波形適當的放大得到3V的三角波，20-50KHZ的方波由基波和多次諧波疊加而成，使用低通濾波得到基波即可，這樣放大得到3V的正弦波。

由一片NE555產生20-50khz的方波再經過通道1輸出，由于74ls74內涵兩個D觸發器，每個可以實現二分頻，將兩個D觸發器串聯即可實現四分頻。四分頻得到5-10KHZ的方波二，再無源積分得到三角波，由于峰峰值得要求所以對波形適當的放大得到3V的三角波，方波可以根據傅里葉函數分解成許多正弦波，然后利用低通濾波器將其他頻率的波濾除，即可得到正弦波，本級只需要20-30KHZ的基波，所以使用低通濾波即可，經過實驗測試，兩級低通無源濾波可以得到良好的正弦波這樣放大得到3V的正弦波。

由于題目客觀要求底加上運放的數量控制，最終選擇無源積分方案

在這里要注意利用74ls74分頻的時候，因為74ls74對電源電壓的要求，所以不能直接給74ls74采用10v供電，必須將電源經過電阻分壓再給74ls74供電，在這里我們采用470Ω和510歐姆的電阻用來給電阻分壓。分壓得到的電壓滿足74ls74的電源要求。由于74芯片對電源電壓的要求高，這里使用一個恒流源，得到一個滿足要求的供電電壓，無源濾波后一定要加直流耦合電容，不然無法得到正弦波，這里和仿真時恰恰相反。在濾波電路設計時應還要注意一點，電阻的阻值不應該太小，最好不要低于150，因為在濾波時其實也有個電容充電的過程，如果電阻太小的話，電流將會很大，而555的輸出電流是比較小的，如果電流太大，方波輸出將會變形失真。

設計pcb時一點要注意幾點：電源端口，測試端口一定要加，濾波電容靠近芯片電源引腳，布線要粗一點，線也要隔開一點，不然之間會有寄生耦合現象，對信號的干擾也是相當可觀的

第3章電路設計與仿真

基于555的方波電路，由于頻率要求不高，選擇R1=R2=1KΩ，和一個10k的精密可調電阻和一個103的電容控制頻率即可，用二極管整流控制充放電回路。

基于555的基本方波產生電路

由于74ls74內涵兩個D觸發器，每個可以實現二分頻，將兩個D觸發器串聯即可實現四分頻

積分電路要求不高，使用RC無源積分即可，然后適當放大。

三角波產生電路

本級采用二級RC低通濾波電路，可以的到良好的正弦波，然后放大即可。

正弦波產生電路

1、低頻信號發生器EE1641B（一臺）可以不用；

2、雙蹤示波器COS5020或TDS210（一臺）；

3、直流穩壓電源（雙路輸出）（一臺）；

4、數字萬用表UT2003（一只）；

5、實驗面包板（一塊）；

6、元器件及工具（一盒）；

板子焊好之后，開始測試，可以得到良好的方波1頻率幅度全部達到要求并且有很多盈余，接著測試二級方波和三角波結果發現什么也沒有，我又測了正弦波，發現正弦波效果很好，這下奇怪了有頭有尾，怎么中間沒有，由于調試經驗不足我也不知從何說起，于是QQ問了鄧老師，鄧老師叫我測試一下芯片電源是否工作正常，我測了電源引腳的電壓，果不其然74ls74由于達不到工作電壓沒有工作，我仔細檢查了pcb的連線，按照鄧老教我的調試思路，先測電壓是否正常，再檢查電路是否有斷裂現象，在測試分壓電路正常并沒有什么錯誤，我心想電路都是親手調試過的，波形都十分好，出現這種情況一定是連接問題，其實測試到分壓正常，問題點已經很明確了，范圍縮小到了74電源與分壓電路的連接問題上，用萬用表測試74只得到了3.3V的電壓而分壓確是4.9v，中間只有一根導線和幾個焊盤，應該電壓是要相等的，我用萬用表測試電阻，結果有1.3kΩ，這是介于短路與斷路之間的問題，這可能就是虛焊造成的寄生阻抗吧，我又重新把那條線焊接了一下，在銅線上鋪了一層焊錫，一測試方波2正常了，再測試三角波，發現三角波波形很好，只是幅度只有十幾毫伏，顯然324沒有正常放大，按照之前的調試思路324工作正常，接著測試運算放大器的輸入輸出電壓，發現同相輸入端電壓為0v，偏置出現了問題，檢查偏置發現無論那個點電壓都是0v，這下問題就很明了，電源沒有接進來，查看pcb圖發現很短的有一根很短的線漏了，沒有連接起來，連接起來后電路都正常了。經過對電路的調試，我也發現自己的某些不足，完整的把所有的過程都經歷了一遍以后，發現自己突然間什么都明白了，尤其是操作這一塊，柳暗花明。理論也有不足點，解決理論題的解題經驗不足。

，于是我決定以后要更加努力學習理論知識。

這次課程設計我們注意到各個細節，并達到了相關要求，但從這次設計過程中也讓我們學到了很多平時沒有接觸過的知識，收獲還是頗多的，更加了解了放大器的使用與性能，將理論知識理解的更加透徹！再者，我們在這次設計中也明白不管做什么事都必須要仔細，冷靜，要始終保持一顆堅持不懈的心完成好任務，體會這個過程帶給我們的快樂和知識，結果固然重要，過程也同樣精彩！總之無論做什么事情都要有一個清晰的思路。

圖1 10kHz-50kHz-1V方波

表1 基本方波測試結果對比

隨著頻率增加，時間常數減小，由電容放電不均勻造成的尖峰變大。

圖2 5-10KHZ方波2-1V方波

表2 基本方波測試結果對比

這里74ls74濾波效果很好，我加了三級濾波。方波最大可以達到4.1V的峰峰值，經過74略有衰減。這里就為積分電路埋下伏筆，使得積分電路的三角波幅度只有很多盈余。解決了不少問題。

圖* 7kHz-1V三角波

表3 基本方波測試結果對比

調節積分電阻可以改善波形的失真使三角波好看

圖4 20-30Khz-1V正弦波

表4 基本方波測試結果對比

2019-12-9 09:55 上傳

是的，不過，就如集成跟分立，縱然能搭建出一樣的電路，但始終不是一個味道。

喔，對吶，555是集成電路，面向的是實用領域，可以用在產品中，
而MCU 本身就是一臺設備，是給那些搞技術矸發的大師們當仿真工具的吧？！

理論值		仿真值		實測值		誤差
頻率	占空比	頻率	占空比	頻率	占空比	頻率	占空比
20kHz	50%	20kHz	50%	20.2kHz	49.4%	1%	0.6%
30kHz	50%	30kHz	50%	30.1kHz	49.1%	0.3%	0.9%
40kHz	50%	40kHz	50%	40.1kHz	49.4%	0.2%	0.6%
50kHz	50%	50kHz	50%	50.1kHz	49.0%	0.2%	1%

理論值		仿真值		實測值		誤差
頻率	占空比	頻率	占空比	頻率	占空比	頻率	占空比
5kHz	50%	5kHz	50%	5.05kHz	50.0%	0.1%	0%
7.5kHz	50%	7.5kHz	50%	7.51kHz	50.0%	0.1%	0%
10kHz	50%	10kHz	50%	10.1kHz	49.8%	0.1%	0.2%
12.5kHz	50%	12.5kH	50%	12.7kHz	50.2%	0.1%	0.2%

理論值		仿真值		實測值		誤差
頻率	占空比	頻率	占空比	頻率	占空比	頻率	占空比
5kHz	50%	5kHz	50%	5.05kHz	50.0%	0.1%	0%
7.5kHz	50%	7.5kHz	50%	7.51kHz	50.0%	0.1%	0%
10kHz	50%	10kHz	50%	10.1kHz	49.8%	0.1%	0.2%
12.5kHz	50%	12.5kH	50%	12.7kHz	50.2%	0.1%	0.2%

理論值		仿真值		實測值		誤差
頻率	占空比	頻率	占空比	頻率	占空比	頻率	占空比
20kHz	50%	20kHz	50%	20.2kHz	49.4%	1%	0.6%
30kHz	50%	30kHz	50%	30.1kHz	49.1%	0.3%	0.9%
40kHz	50%	40kHz	50%	40.1kHz	49.4%	0.2%	0.6%
50kHz	50%	50kHz	50%	50.1kHz	49.0%	0.2%	1%

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