基于NE555的波形发生器

1. 项目背景和目标

• 在模拟电路领域，波形产生与变换是一个重要内容。本项目要求设计相关电路实现特定频率和占空比的方波产生以及方波到正弦波的转换。

2. 总体设计方案

• ​方波产生电路
  • 选用555时基电路，通过将2脚和6脚连接，使其工作在非稳态多谐振荡器模式。利用两个可变电阻和两个二极管连接到电路中，实现频率和占空比的调节。充电和放电过程由电容和电阻控制，频率和占空比由可变电阻值共同决定。
• ​正弦波产生电路
  • 对方波进行傅里叶变换可知其由多个正弦波组成，使用二阶带通滤波器可将所需正弦波保留，滤除多余频率成分。设定中心频率为2KHz，增益为1，带宽为200Hz，并考虑单电源供电时用电阻提升电压。

3. 电路设计过程

• ​仿真图设计
  • 在立创EDA仿真模式下新建工程，选择仿真器件（均在仿真基础库与仿真扩展库中的系统库器件中调用）。注意555定时器、TL072运放和示波器的连接及设置，分步仿真验证，先验证555多谐振荡器，再设计正弦波转换电路，调整相关电阻值得到所需结果。
• ​原理图设计
  • 仿真验证通过后将仿真模式切换到标准模式进行原理图设计。包括电源输入电路（输入范围9V - 12V，有三种输入方式，有防反接和电源指示功能）、555多谐振荡器电路（除NE555外其他元器件在基础库选型）、二阶带通有源滤波器电路（核心器件为TL072，正确选择封装和子库）以及排针接口（便于测试）等部分，同时对元器件选型进行说明。
• ​PCB设计
  • 原理图检查无误后进行PCB设计。设定PCB外形为长80mm、宽60mm的长方形，对元器件进行分类布局，顶层走线默认红色，底层蓝色，给出走线建议（如电源线和信号线宽度、走线层、拐弯方式等），最后添加丝印标记。

4. 调试注意事项

• PCB打样后购买元器件焊接调试。注意用电安全，按元器件低到高焊接，先通电检查电压，再调整RP2与RP1产生稳定方波，然后调整RP3得到稳定正弦波。

5. 项目总结

• 该项目涵盖了波形产生与变换的关键环节，包括仿真、原理图、PCB设计和调试等步骤，是一个完整的模拟电路设计实践。同时，该项目在全国大学生电子设计大赛中可作为综合测评项目，感兴趣者可进一步探索其他波形产生与变换方法并在立创开源平台分享。

使用NE555及TL072IP构成的波形发生器电路，NE555产生2kHz方波，经过运放输出2kHz正弦波