CN105099403B - 脉冲波形可调的声音信号发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种脉冲波形可调的声音信号发生器，555定时器的VCC引脚同时连接电源和可调电阻R1一端，可调电阻R1另一端连接555定时器的放电端和电位器R2的滑动端，电位器R2固定端的一端连接二极管D1正极，二极管D1负极连接电阻R7一端，电位器R2固定端的另一端连接二极管D2负极，二极管D2正极连接电阻R5一端，电阻R5另一端同时连接电阻R7另一端和调频并联电路，调频并联电路同时接555定时器的阈值端和触发端；555定时器输出端连接电阻R3一端，R3另一端连接运算放大器反相输入端，运算放大器输出端和反相输入端之间串接可调电阻R4；输出电压的频率、占空比、幅度单独可调且只会变化其一，不会相互影响。

Description

脉冲波形可调的声音信号发生器

技术领域

本发明涉及采用555计时器的信号发生器，具体是一种输出脉冲波形可调的声音信号发生器，以测试音箱或耳机等的音质性能，对音箱、耳机等的声音进行检修测量，适用于教学和科研实验室作为多功能的声音信号发生器，也适用于工厂生产车间进行声音信号测试和扬声器听音测试等。

背景技术

声音信号发生器是一种三极管振荡电路，采用555计时器声音的信号发生器电路简单，容易起振，效率高。常用的声音信号发生器的电路结构如图2所示，这种声音信号发生器是在555计时器的输出端连接一个电容器C2，通过电容器C2耦合输出信号；通过电阻R1和电阻R2使电容C1充电，当电容C1电压上升达到约电源VCC电压值的2/3时，555计时器输出端3脚由高电平变为低电平，7脚与1脚之间导通，电容C1通过电阻R2放电，当电容C1电压下降到约VCC电压值的1/3时，555计时器的7脚与1脚之间截止，3脚输出高电平，如此，使电容C1重复地进行充电和放电过程，就形成振荡，输出脉冲方波信号。这种声音信号发生器缺陷是：只能输出固定的脉冲方波信号，无法调节脉冲波形，在对声音信号进行测试时，无法测试多种声音信号。

为解决脉冲波形调节问题，采用NE555脉冲信号发生器，这种信号发生器是在图2结构的基础上，在电容C1旁侧再并列多个电容（一般共采用4个电容并列），并且使每个电容串接一个开关，每个开关控制所串接电容的充电和放电，通过开合并列电容的个数来调节频率，如此形成一个频率可调电路。但这种NE555脉冲信号发生器只能调节频率，只能测试声音的高低性能。而对于声音来说，表征音质的特征参数除了由频率决定的声音高低之外还有声音的响度和音色等，声音的响度由输出信号的幅度决定，音色由输出信号的波形决定。因此，NE555脉冲信号发生器仅能测试多频率的声音信号，无法测试信号的幅度和占空比，可见其功能单一。

针对NE555脉冲信号发生器的功能单一的问题，本领域技术人员很容易想到在NE555的基础上再增加信号占空比可调电路，期望实现占空比、频率可调的功能，但是至今为止，这种结合了占空比、频率可调电路的NE555模块在工作时，在调节占空比的同时频率会发生改变，或者在调节频率的同时占空比会发生改变，也就是两者必须同时调节，相互影响，无法实现分别可调的功能。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提出一种可分别调节输出电压的占空比、频率、幅度的脉冲波形可调的声音信号发生器，且该声音信号发生器的占空比、频率、幅度可实现单一的调节。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：具有一个555定时器， 555定时器的VCC引脚同时连接电源和可调电阻R1一端，可调电阻R1另一端同时连接555定时器的放电端和电位器R2的滑动端，电位器R2固定端的一端连接二极管D1正极，二极管D1负极连接电阻R7一端，电位器R2固定端的另一端连接二极管D2负极，二极管D2正极连接电阻R5一端，电阻R5另一端同时连接电阻R7另一端和调频并联电路，调频并联电路同时接555定时器的阈值端和触发端；555定时器的输出端连接电阻R3一端，R3另一端连接运算放大器的反相输入端，运算放大器的输出端和反相输入端之间串接可调电阻R4，555定时器的控制端连接电容C5的输入端，电容C5的输出端同时连接地和电阻R6一端，电阻R6另一端连接运算放大器的正向输入端。

本发明采用上述技术方案后的优点是：

1、本发明输出电压的频率、占空比、幅度单独可调，且调节后，频率、占空比、幅度只会变化其一，并不会相互影响。

2、本发明可产生稳定的、可调的脉冲波形信号，有利于对音箱、耳机等的声音进行全性能参数的检修测量，扩大了应用范围。

附图说明

图1为本发明脉冲波形可调的声音信号发生器的电路结构图；

图2是背景技术中所述常用的信号发生器的电路结构图。

具体实施方式

参见图1，本发明具有一个555定时器U1，其型号为LM555CM。555定时器U1的VCC引脚同时连接电源VDD和可调电阻R1一端，电源VDD采用5V电源。可调电阻R1另一端同时连接555定时器U1的放电端DIS和电位器R2的滑动端，电位器R2固定端的一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极连接电阻R7一端，电位器R2固定端的另一端连接二极管D2的负极，二极管D2的正极连接电阻R5一端，电阻R5的另一端同时连接电阻R7另一端和调频并联电路，调频并联电路同时接555定时器U1的阈值端THR和触发端TRI，形成施密特触发器，将调频并联电路的接地端接地。

555定时器U1的输出端OUT连接电阻R3一端，R3另一端连接运算放大器U2B的反相输入端，在运算放大器U2B的输出端和反相输入端之间串接可调电阻R4。555定时器U1的控制端CON连接电容C5的输入端，电容C5的输出端同时连接地和电阻R6一端，电阻R6另一端连接运算放大器U2B的正向输入端。运算放大器U2B的型号为LM324N。

调频并联电路由四路并联电路组成，每一路并联电路均由一个开关和一个电容串联而成，即四路并联电路分别是：由开关S1和电容C1串联组成的第一路并联电路，由开关S2和电容C2串联组成的第二路并联电路，由开关S3和电容C3串联组成的第三路并联电路，由开关S4和电容C4串联组成的第四路并联电路。开关S1、S2、S3、S4的输入端同时接555定时器U1的阈值端THR和触发端TRI，形成施密特触发器，产生矩形脉冲信号。电容C1、C2、 C3、 C4的容值相互不相等，依次相差10倍。当电容C1=0.1μF时，C2=1μF、C3=10μF、C=100μF。

本发明工作时，将运算放大器U2B的输出端连接扬声器LS1，接通电源VDD，闭合调频并联电路中的任意的开关S1、S2、S3、S4，此时，二极管D1正向导通，二极管D2反向截止，对串联于所闭合的开关S1、S2、S3、S4的电容C1、C2、 C3、 C4充电，当调频并联电路的电压达到电源VDD电压值的2/3时，串联于所闭合的开关的电容放电，此时，二极管D2导通，二极管D1截止，电量经二极管D2返还到555定时器U1的放电端DIS。这样，对电容C1、C2、 C3、 C4重复地进行充电和放电过程，就形成振荡，输出脉冲信号。由于555定时器U1输出信号的频率与总电容形成反比，即与调频并联电路中的电容C1、C2、 C3、 C4的充放电个数成反比，所以调频并联电路中开关S1、S2、S3、S4闭合的数量越多，输出电压频率越小，周期越大，开关S1、S2、S3、S4打开的数量越多，频率越大，如此就可以调节输出电压的频率。而在电容C1、C2、C3、 C4的充、放电过程中，只要调节电位器R2，便使输出电压信号的占空比发生变化，由于在充、放电过程中，电量均经过电阻R2、R5、R7，所以在调节电位器R2时，能确保在频率变化的同时占空比不发生变化，而占空比发生变化的同时频率不变化。只要调节可调电阻R4，就可使输出电压信号的幅度发生变化，幅度的变化不影响输出电压信号的占空比和频率的变化。如此，就实现输出电压信号的频率、占空比、幅度三者的单独可调且相互不影响。

Claims (1)

1.脉冲波形可调的声音信号发生器，具有一个555定时器，其特征是： 555定时器的VCC引脚同时连接电源和可调电阻R1一端，可调电阻R1另一端同时连接555定时器的放电端和电位器R2的滑动端，电位器R2固定端的一端连接二极管D1正极，二极管D1负极连接电阻R7一端，电位器R2固定端的另一端连接二极管D2负极，二极管D2正极连接电阻R5一端，电阻R5另一端同时连接电阻R7另一端和调频并联电路，调频并联电路同时接555定时器的阈值端和触发端；555定时器的输出端连接电阻R3一端，R3另一端连接运算放大器的反相输入端，运算放大器的输出端和反相输入端之间串接可调电阻R4，555定时器的控制端连接电容C5的输入端，电容C5的输出端同时连接地和电阻R6一端，电阻R6另一端连接运算放大器的正向输入端；

所述调频并联电路由四路并联电路组成，每一路并联电路均由一个开关和一个电容串联而成，每个开关同时连接555定时器的阈值端和触发端；

四路并联电路中的四个电容的容值相互不相等；

四个电容的容值依次相差10倍；

555定时器的型号为LM555CM，运算放大器的型号为LM324N。