目 录
1 选题背景 .............................................................................................................................. 3
1．1 指导思想 ............................................................................................................... 3 1．2 方案论证 ............................................................................................................... 3 1．3 基本设计任务 ....................................................................................................... 4 1．4 发挥设计任务 ....................................................................................................... 4 1．5电路特点 ................................................................................................................ 4 1．6 电路特点 ............................................................................................................... 4 2 电路设计 .............................................................................................................................. 4
2.1 总体方框图 ............................................................................................................. 5 2.2 工作原理 ................................................................................................................. 5 3 各主要电路及部件工作原理 .............................................................................................. 6
3.1 555多谐振荡器 ...................................................................................................... 6 3.2 74ls74 分频电路 ................................................................................................... 6 3.3 积分电路 ................................................................................................................. 7 3.4 低通滤波器 ............................................................................................................. 7 3.4 带通滤波器 ............................................................................................................. 8 4 原理总图 .............................................................................................................................. 9 5 元器件清单 .......................................................................................................................... 9 6 调试过程及测试数据（或者仿真结果） ........................................................................ 10
6.1 通电前检查 ........................................................................................................... 10 6.2 通电检查 ............................................................................................................... 10
6.2.1线路的测试检查 ........................................................................................ 10 6.2.2 555多谐振荡器和74ls74 分频电路的调试 ......................................... 10 6.2.3 积分电路模块的调试 ............................................................................... 11 6.2.3 低通滤波器模块的调试 ........................................................................... 12 6.2.4 带通滤波器模块的调试 ........................................................................... 13 6.3 结果分析 ............................................................................................................... 14 7 小结 .................................................................................................................................... 14 8 设计体会及今后的改进意见 ............................................................................................ 15
8.1 体会 ....................................................................................................................... 15 8.2 本方案特点及存在的问题 ................................................................................... 15 8.3 改进意见 ............................................................................................................... 15
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参考文献 ................................................................................................................................ 17 附录一 实物照片 .................................................................................................................. 18
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正 文
1 选题背景
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如方波、锯齿波、三角波、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在通信、广播、电视系统，在工业、农业、生物医学领域内，函数信号发生器在实验室和设备检测中具有十分广泛的用途 1．1 指导思想
通过使用555和外围电路构成多谐振荡器，产生20kHz-50kHz的方波作为信号源，利用此方波作为基本信号。 1．2 方案论证
方案一：使用555和外围电路构成多谐振荡器，产生20kHz-50kHz的方波作为信号源，利用此方波作为基本信号。
将基本信号通过电阻分压可得到电压幅度 1V、20kHz-50kHz连续可调的方波I； 将基本信号通过74ls74双D触发器进行四分频，然后电阻分压得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度为1V的方波II；
将方波II通过由LM324四通道运放构成的积分电路，得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的三角波；
将方波I通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器，得到20kHz-50kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的正弦波I；
将基本信号固定频率，然后通过由LM324四通道运放构成的带通滤波器，得到250 kHz左右的正弦波，再通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器，得到250k峰峰值8V的正弦波II。
方案二：使用555和外围电路构成多谐振荡器，产生20kHz-50kHz的方波作为信号源，利用此方波作为基本信号。
将基本信号通过电阻分压可得到电压幅度 1V、20kHz-50kHz连续可调的方波I； 将基本信号通过74ls74双D触发器进行四分频，然后电阻分压得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度为1V的方波II；
将方波II通过由LM324四通道运放构成的积分电路，得到5kHz-10kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的三角波；
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将方波I通过由LM324四通道运放构成的低通滤波器，得到20kHz-50kHz连续可调电压幅度峰峰值为3V的正弦波I；
将基本信号固定频率，然后通过由LM324四通道运放构成的带通滤波器，得到250 kHz左右的正弦波，再通过由LM318运放构成的低通滤波器，得到250k峰峰值8V的正弦波II。
综合考虑，采用后者(老师建议)。 1．3 基本设计任务
用555定时器、双D触发器74LS74和四运放LM324设计并制作一个频率可变的、可输出方波I、方波II、三角波、正弦波I和正弦波II的多种波形产生电路。以方波I为信号源，四通道分别输出方波II、三角波、正弦波I和正弦波II，每通道负载电阻均为600驱姆。 1．4 发挥设计任务
（1）使用555定时器，产生频率为20kHz~50kHz连续可调的方波I； （2）使用74LS74，产生频率为5kHz~10kHz连续可调的方波II； （3）使用74LS74，产生频率为5kHz~10kHz连续可调的三角波； （4）产生频率为20kHz~30kHz连续可调的正弦波I； （5）产生输出频率为250kHz的正弦波II； （6）波形无明显失真。 1．5电路特点
占空比可调电路：波形呈矩形且调节滑动变阻器，矩形波可改变形状比例大小即改变占空比大小但仍为矩形波。 1．6 电路特点
矩形波发生电路：波形呈三角形，调节滑动变阻器也可改变波形形状的比列大小； 信号发生器中的参数均独立可调互不影响。
2 电路设计
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2.1 总体方框图
图2-1 多波形产生器设计方框图
如图2-1展示了此多波形产生电路的基本工作流程，经过仿真验证证明此电路的可行性。
2.2 工作原理
555多谐振荡器：电源接通时，555的3脚输出高电平，同时电源通过R1R2 向电容c充电，当c上的电压到达555集成电路6脚的阀值电压（2/3电源电压）时，555的7脚把电容里的电放掉，3脚由高电平变成低电平。当电容的电压降到1/3电源电压时，3脚又变为高电平，同时电源再次经R1R2向电容充电。这样周而复始，形成振荡。
74ls74四分频：74LS74是个双D触发器，把其中的一个D触发器的Q非输出端接到D输入端，时钟信号输入端CLOCK接时钟输入信号，这样每来一次CLOCK 脉冲，D触发器的状态就会翻转一次，每两次CLOCK脉冲就会使D触发器输出一个完整的方波，这就实现了二分频。把同一片74LS74上的两路D触发器串联起来，其中一个D触发器的输出作为另一个D触发器的时钟信号，这就实现了四分频。
LM324:四通道运算放大器，与一定数目的电阻电容可以构成积分电路、低通滤波器、带通滤波器，从而实现信号的运算处理。
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