矩形波发生器的设计
矩形波发生器的设计
目录第一章概述 (1)第二章设计原理及思路 (1)2.1 占空比可调的矩形波发生电路 (1)2.1.1 电路组成及工作原理 (1)2.1.2 占空比可调电路的实现 (2)2.2 RC串并联网络振荡电路 (3)第三章系统电路总图及元件清单 (4)3.1电路设计图 (4)3.1.1 Protel原理图 (4)3.1.2 仿真图 (5)3.2元件清单 (7)第四章电路调试与分析 (8)4.1 测试仪器 (8)4.2 测试说明 (8)4.3 误差分析 (8)第五章设计心得 (8)参考文献 (9)第一章 概述非正弦波发生电路常常用于脉冲和数字系统中作为信号源，而常用的非正弦波发生电路有矩形波发生电路、三角波发生电路和锯齿波发生电路等。
其中，矩形波发生电路是三角波发生电路和锯齿波发生电路等的基础，因此，本设计旨在创建一种能够产生稳定且占空比和频率可调的矩形波模块电路，包括了Protel 原理图和Mulstism 仿真图。
该电路主要由RC 串并联网络振荡电路及一个滞回比较器和一个RC 充放电回路组成，重点阐述了发生器的电路结构及工作原理，分析了单元电路的制作和工作过程并进行了调试，调试结果表明设计的电路在低频段是可行的。
第二章 设计原理及思路2.1 占空比可调的矩形波发生电路2.1.1 电路组成及工作原理图2-1为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC 电路组成。
RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC 充放电实现输出状态的自动转换。
图中滞回比较器的阈值电压ZT U R R R U ⋅+±=±211 (1)因而滞回比较器的电压传输特性如图2-2所示：图2-2 滞回比较器的传输特性图 2-1 矩形波发生电路设某一时刻输出电压O U =Z U ± ，则同相输入端的电位+U = T U ±。
通过R 对电容C 正向充电，反相输入端电位-U 随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时+U 趋近于+Z U ，此时t 再增加O U 就从+Z U 跃变为-Z U ，与此同时-U 从+T U 跃变为-T U 。
矩形波发生器论文
矩形波发生器小论文一、开题报告矩形波发生器电路有多种方案，该设计以运算放大器为核心，由矩形波振荡电路、幅值调节电路两部分组成。
使用元件包括：LF353p运算放大器、12V电压源、电阻、可调电位器（滑动变阻器）、电容、二极管、单刀双掷开关、示波器。
电路设计方案和元器件选择的原则是：工作稳定可靠、结构简单合理、安装调试方便、性能参数达标。
二、设计内容图1 矩形波发生器1、矩形波振荡电路矩形波振荡电路（又称多谐振荡器）有反向输入的滞回比较器和RC电路组成。
滞回比较器起开关作用，RC电路的作用是产生暂态过程。
RC回路即使延迟环节，又是反馈网络，通过RC充放电过程是先输出状态的自动转换。
在运放的输出端引入限流电阻就组成了如图2所示的双向限幅矩形波。
图2中的滞回比较器的阈值电压±ＵT=±Ｒ1/（Ｒ1+Ｒ2）ＵZ （1）假设接通电源时，电容C两端电压uc=0，输入电压uo=+ＵZ，则运放通向输入端电压up=+ＵT，二极管VD2导通，VD1截止，u0通过电阻R3和R6给电容C充电，忽略二极管的动态电阻，充电时间常数近似为（R3+R6）C，使运放反向输入端电压uN由0逐渐上升，在uN<up时，u0=+ＵZ保持不变。
当uN≥up时，uo立即从+ＵZ跃变成-ＵZ，同时up从+ＵT跃变为-ＵT，二极管VD1导通，VD2截止，电容C开始通过R3和R5放电，放电时间常数近似为（R3+R5）C，使运放反向输入端电压uN逐渐下降，在uN〉up时，u0=-ＵZ保持不变。
当uN≤up时，uo立即从-ＵZ跃变成+ＵZ，电容C又开始充电，运放输出状态再次翻转。
如此周而复始，电路产生自激振荡，输出端输出矩形波信号。
图2 矩形波振荡电路通常将矩形波输出高电平的持续时间与振荡周期的比定义为占空比。
上图所示电路利用二极管的单向导电性使电容充、放电的通路不同，从而使它们的时间常数不同，实现了输出电压占空比的调节。
上图矩形波发生器的输出电压幅值等于稳压管的稳压值，电路输出电压正、负幅度对称。
单片机矩形波发生器
单片机系统应用设计题目：周期脉宽可控式矩形波发生器（AT89C51）摘要：矩形波发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
本次设计使用AT89C51单片机构成产生矩形波信号，波形的周期和脉宽可以用程序改变，具有线路简单，结构紧凑等优点。
本设计添加了按钮控制和显示功能，可通过按钮设定周期和脉宽，并通过数码管显示出周期和脉宽。
设计中如有不足之处请指导老师给与指正。
关键词：51单片机矩形波周期脉宽功能介绍：（1）矩形波发生器技术指标波形：矩形波幅值电压：5V 最小脉宽：10ms 最大周期：2s（2）操作设计：上电后，系统初始化，脉宽数码显示4个0,周期数码管显示4个0，四个按钮分别控制脉宽的加10ms减10ms，和周期的加10ms减10ms，数码管即时显示当前脉宽和周期。
设计思路：方波信号由P3.0引脚发出，分别用AT89C51单片机的两个定时器T0和T1控制方波的脉宽和周期，设置两定时器均为工作方式1，同样写入计数初值0D8F0H，开放中断，允许T0和T1中断，使定时器定时10ms产生定时中断，另外分别用R3和R4寄存器存放定时中断次数，初始状态设P3.0为高电平，定时器T0溢出R3次后信号变为低电平，定时器T1溢出R4次后信号变为高电平，通过两个按钮对R3和R4进行加一和减一操作，实现脉宽和周期的增减，脉宽增按钮接在P0.0引脚，脉宽减按钮接在P0.1引脚，周期增按钮接在P0.2引脚，周期减按钮接在P0.3引脚。
在P1和P2口接八个数码管，动态显示脉宽和周期，用查表指令使各数码管显示0~9的十进制数，其中P1口产生控制位选信号，P2口产生控制段码信号。
具体设计：1、硬件设计，见硬件结构图。
单片机的内部时钟用12MHZ的晶振电路产生，这样没一个机器周期为1微秒。
复位信号由TL7705芯片产生。
EA引脚接高电平。
P0口第四位分别接四个控制按钮，各串联10K ，上拉电阻，当按键按下，先P0引脚输入高电平。
课程设计---矩形波发生器 精品
一、课程设计的目的
《电子技术基础2-1课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在《电子技术基础2-1（模拟电子技术基础）》课程中所学的理论知识和实验技能。训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。
6kΩ
电阻
R
2kΩ
电容
C
1μF
稳压管
VDZ
3 V
二极管
VD1
6 V
二极管
VD2
6 V
4.测试方案
在Multisim中构建占空比可调的矩形波发生电路如图7所示。
图7仿真电路
（1）当电位器RW滑动端调在中间位置时，由虚拟示波器可见，输出波形为正负半周对称的矩形波，电容上的电压uC为充放电波形，如图8所示。
二、设计说明
1.设计方案选择论证
(1)概述
在电子技术应用领域，除了需要正弦波信号外，有时还需要许多非正弦波信号，如矩形波，常作为信号源被广泛地应用于无线电通信以及自动测量和自动控制等系统中。
（2）设计方案选择论证
矩形波发生器的电路实际上由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成。其中集成运放和电阻组成滞回比较器，电阻和电容构成充放电回路，稳压管和电阻的作用是钳位，将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值。
VD1
R'W
R''W
VD2
图4占空比可调的矩形波发生电路
矩形波发生电路课程设计
矩形波发生电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握矩形波发生电路的基本原理与构成，理解其工作过程。
2. 学会分析矩形波发生电路中各元件的作用及相互关系。
3. 了解矩形波发生电路在实际应用中的优缺点及其改进方法。
技能目标：1. 能够正确绘制矩形波发生电路的原理图，并进行电路搭建。
2. 学会使用示波器等工具对矩形波进行观察和测量，分析其波形特点。
3. 能够运用所学知识解决实际电路中与矩形波相关的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情，增强实践操作能力。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，养成良好的实验习惯。
3. 引导学生关注电子技术在现代社会中的应用，了解科技发展对社会进步的推动作用。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生通过学习矩形波发生电路，掌握电子技术基础知识，提高实践操作能力。
课程目标分解为具体学习成果，以便后续教学设计和评估。
在教学过程中，注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，培养解决实际问题的能力。
同时，关注学生的兴趣培养，提高学生对科技发展的认识，增强社会责任感。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 矩形波发生电路基本原理：介绍矩形波发生电路的工作原理，如电压比较器、积分器等组成部分的功能及其相互关系。
2. 电路分析与设计：分析典型矩形波发生电路的构成，包括运算放大器、电阻、电容等元件的选择与连接方式。
3. 电路搭建与测试：指导学生搭建矩形波发生电路，使用示波器等工具进行波形观察和测量，分析波形特点。
4. 电路优化与改进：探讨矩形波发生电路在实际应用中的问题，如波形失真、频率稳定性等，并提出相应的优化措施。
5. 实际应用案例：介绍矩形波发生电路在电子技术领域的应用实例，如通信、测量等。
教学内容按照以下进度安排：1. 第1课时：矩形波发生电路基本原理及电路组成。
2. 第2课时：典型矩形波发生电路分析与设计。
3. 第3课时：电路搭建与测试，观察波形特点。
三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器实验报告
三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器实验报告一、实验背景及目的在电子技术中，经常需要产生特定频率和形态的波形信号。
三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器可以产生多种波形信号，因此应用广泛。
本实验的目的是学习如何设计和制作三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器，并且深入理解相关电路的工作原理。
二、实验原理本实验中，我们使用反相输入放大器作为比较器。
比较器会将输入的连续波形信号与阈值进行比较，若输入信号高于阈值，则输出高电平；反之，则输出低电平。
通过将两个反相输入放大器连接形成反馈环路，可以得到三角波和锯齿波的信号。
通过在反馈环路中添加开关管，可以将三角波信号转化为矩形波信号。
三、实验器材1. 实验板2. 集成电路 LM3583. 可变电阻4. 电容5. 二极管6. 开关管四、实验步骤1. 将 LM358 集成电路插入实验板正确位置。
2. 连接反馈电路：将时序电容和可变电阻串联，连接到反相输入端口。
将电容和电阻的另一端连接到非反相输入端口。
3. 连接反馈电路：将正输入端口连接到负电源的直流电压。
4. 连接输出端口：将反相输出端口连接到非反相输入端口。
5. 连接输出端口：将输出端口连接到输出负载电阻。
6. 添加电容：将一个电容连接到输出负载电阻的另一端，并将其连接到微调电器。
7. 连接矩形波开关管：将开关管连接到反馈环路中，通过它进行转换。
8. 连接锯齿波开关管：将开关管连接到反馈环路中，通过它进行转换。
9. 测试电路：检查电路是否连接正确。
10. 调节电阻：根据需要调节可变电阻以产生不同的波形信号。
五、实验结果在实验中，我们成功地设计和制作了三角波-方波(锯齿波-矩形波)发生器，并且得到了以下结果：1. 通过调节电阻，我们可以产生不同的波形信号，包括三角波、锯齿波和矩形波。
2. 我们发现，当添加了矩形波开关管时，产生的矩形波信号的占空比由电阻决定。
3. 我们发现，在添加锯齿波开关管时，电容和电阻的值将会影响锯齿波的斜率。
实验二 占空比可调的矩形波发生器
实验二占空比可调的矩形波发生器实验一、实验目的1.掌握NE555、ICM7555等定时器芯片的使用方法；2.了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。
二、实验原理1.定时器介绍555定时器是一种多用途的单片中规模集成电路。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。
因而在波形的产生与变换、测量与控制、家用电器和电子玩具等许多领域中都得到了广泛的应用。
目前生产的定时器有双极型和CMOS两种类型，其型号分别有NE555（或5G555）和C7555等多种。
通常，双极型产品型号最后的三位数码都是555，CMOS产品型号的最后四位数码都是7555，它们的结构、工作原理以及外部引脚排列基本相同。
一般双极型定时器具有较大的驱动能力，而CMOS定时电路具有低功耗、输入阻抗高等优点。
555定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。
双极型定时器电源电压范围为5～16V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为3～18V，最大负载电流在4mA以下。
图1为555集成电路内部结构框图。
其中由三个5KΩ的电阻R1、R2和R3组成分压器，为两个比较器C1和C2提供参考电压，当控制端VM悬空时（为避免干扰V M端与地之间接一0.01μF左右的电容），VA=2VCC/3，VB=VCC/3，当控制端加电压时V A=V M，V B=V M/2。
放电管TD 的输出端Q'为集电极开路输出，其集电极最大电流可达50mA ，因此具有较大的带灌电流负载的能力。
555集成电路的输出级为推拉式结构。
D R 是置零输入端，若复位端D R 加低电平或接地，不管其他输入状态如何，均可使它的输出VO 为“０”电平。
正常工作时必须使DR 处于高电平。
2．功能555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。
由图1可知，当V6>VA 、V2>VB 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS 触发器被置0，TD 导通，同时VO 为低电平。
矩形波
脉宽可调型矩形波发生器1．原理图：脉宽可调矩形波发生电路由图可见，集成运放与电阻R1、R2组成滞回比较器，将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，即组成矩形波信号发生器。
电路中的R和C组成积分电路，将滞回电压比较器输出的矩形波信号，转换成三角波信号输入滞回电压比较器的输入端，驱动滞回电压比较器产生矩形波信号输出。
图中的稳压管VDz和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值+Uz或-Uz。
电位器R P用来调节输出信号的占空比即脉宽。
二极管VD1和VD2的作用是改变充、放电电路的时间常数，实现脉宽可变的目的。
2．工作原理：(1)设某个瞬间电路的输出电压为+Uz，此时滞回比较器的门限电压为UTH2，输出信号经电阻R对电容C充电，充电信号的波形如右图（a）所示。
当该电压上升到UTH2时，电路的输出电压变为-Uz，门限电压也随着变为UTH1，电容C经电阻R放电，放电信号的波形如右图（a）所示。
当该电压下降到UTH1时，输出电压又回到+Uz，电容又开始充电的过程，周而复始输出矩形波信号。
(2)振荡周期：当输出信号为+Uz时，二极管D1通、D2断，输出信号经电位器RP的上半部，二极管D1和电阻R对电容C充电；当输出信号为-Uz时，二极管D2通、D1断，电容C经电阻R、二极管D 2和电位器RP的下半部放电。
充放电时间分别为1T、2T。
输出波形1121222('')ln(1)2(')ln(1)p p R T R R C R R T R R C R =++=++ 其振荡周期为：11222(2)ln(1)p R T T T R R C R =+=++该电路的工作波形图如图所示。
优点：本电路操作简单，仅改变变位器划片的位置就可以实现对脉宽和占空比的控制； 缺点：只可以改变占空比，不可以改变周期，所以不可以将脉宽加宽到很大。
3.感想：通过课程设计，我对矩形波发生电路有了更深一层的了解，它使我将在课堂上学的理论知识与实际相结合，懂得矩形波脉宽调节可以通过调节电容的充放电来实现。
课程设计-矩形波发生电路
课程设计-矩形波发生电路-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN目录摘要--------------------------------------------------------------------------3关键词-----------------------------------------------------------------------3 1、设计任务与要求------------------------------------------------------3设计任务-----------------------------------------------------------------------------3设计要求-----------------------------------------------------------------------------32、单元电路设计与参数计算------------------------------------------3矩形波发生电路--------------------------------------------------------------------3电路组成及工作原理-------------------------------------------------------------4波形分析及主要参数-------------------------------------------------------------4占空比可调电路-------------------------------------------------------------------5*（发挥部分）三角波发生电路--------------------------------------------------6 3、系统电路总图及元件清单------------------------------------------6电路设计原理------------------------------------------------------------------------7总原理图------------------------------------------------------------------------------7PCB图-------------------------------------------------------------------------------7元件清单------------------------------------------------------------------------------84、电路调试与分析------------------------------------------------------8测试仪器----------------------------------------------------8测试说明----------------------------------------------------8调试结论------------------------------------------------------------------------------9误差分析------------------------------------------------------------------------------95、设计心得---------------------------------------------------------------96、参考文献---------------------------------------------------------------9矩形波发生电路摘要：本设计介绍了波形发生器的制作和设计过程,并根据输出波形特性研究该电路的可行性。
矩形波发生器 ua741
反馈网络反馈系数
• 可见，当ω=ω0=1/RC或f=f0=1/2πRC时，幅频响应有最 大值为Fvmax=1/3，此时为相频响应。在调节R和C的参 数时，可实现频率谐振；在频率谐振的过程中，电路不会 停止振荡，也不会使输出幅度改变。因此，该选频网络决 定信号发生器的输出信号频率。
2.矩形波转换器
实验三、矩形波发生器
一 实验要点和步骤
实验要求:
课题：矩形波信号发生器的设计 设计要求 ：F=250Hz.,输出峰峰值=10v,占空比可调。
我们的设计方案
采用软件：pspice 9.1 DXP2004 设计思路: 首先通过RC正弦波产生电路及选频网络产生频率可调的正弦信号，然后通 过电压比较器将正弦信号转换成同频率的方波信号。最后，接调幅网络后
即可输出幅度、频率可调的方波
参考资料；模拟电子技术基础 第九章
设计可分为RC振荡及选频网络、电压比较器产生 方波、uA741放大三个模块 。
设计过程图
RC正弦波 振荡电 路及选 频网络
正弦波
电压比 较器
矩形波
正弦输出
矩形波 输出
1. RC振荡及选频网络
•
正弦波振荡电路在没有加输入信号的情况下， 依靠电路自激振荡而产生正弦波输出电压的电路。 • 正弦波振荡电路的组成及分类 放大电路：保证电路能够有从起振到动态平衡过程，使 电路获得一定幅值的输出量。 • 选频网络：确定电路的振荡频率使电路产生单一频率 的振荡。 • 正反馈网络：使放大电路的输入信号等于反馈信号。 稳幅环节：使输出信号幅值稳定。
•可见，当调节RW和R1就可以改变占空比。
ห้องสมุดไป่ตู้ 原件清单
pspice仿真原理图
pspice仿真结果
10Hz-10kHz连续可调矩形波发生器的设计及仿真分析
10Hz-10kHz连续可调矩形波发生器的设计及仿真分析10Hz-10kHz连续可调矩形波发生器的设计及仿真分析摘要：本文概述了波形发生器的发展状况及其研究意义；比较和研究了信号发生电路选择方案、单片机选择方案、显示电路选择方案和按键电路选择方案；分析和设计了系统的框图、软件流程和硬件电路；比较和解析了通过对软件和硬件的仿真调试所得出的仿真数据；归纳了设计的误差并得出论文的结论。
关键词：矩形波发生器、连续可调、单片机、仿真Design and simulation analysis of10Hz-10kHz continuously adjustable squarewave generatorAbstract: This article outlines the development and significance of waveform generator, compares and researches the selective schemes of signal generating circuit, single chip microcomputer, display circuit and key circuit, analyzes and designs the whole diagram of the system, the software processes and hardware circuit, compares and resolves the simulation data obtained by the simulation software and hardware debugging, summarizes the error of design and comes to the conclusion of the paper.Keywords: square wave generator, continuously adjustability,single chip microcomputer, simulation引言波形发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。
可调频调幅矩形波发生器的设计与实现
2014-2015 学年＿第1 学期山东科技大学电工电子实验教学中心创新性实验研究报告实验项目名称可调频调幅矩形波发生器的设计与实现组长姓名学号联系电话E-mail成员姓名学号成员姓名学号专业班级指导教师及职称2015年1 月9日一、实验摘要二、实验目的三、实验场地及仪器、设备和材料四、实验内容1、实验原理本实验通过每次按键开关分别控制频率加1，幅值加0.02v。
按钮信号接入中断端口使单片机产生中断，从而实现频率和幅值的调整。
实验采用12M晶振，通过记录计时器中断溢出次数控制半个周期时间，当时间到达则进行电平变化，不断反复，产生方波。
这里采用定时器0 方式1工作方式，即16位定时器方式。
DAC0832工作原理：DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。
D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。
DAC0832应用的一些重要资料见图：D/A转换结果采用电流形式输出。
若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。
运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。
DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。
dac0832应用电路图:图4-1 DAC0832引脚图DAC0832引脚功能说明：DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。
ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。
CS：片选信号输入线，低电平有效。
WR1：为输入寄存器的写选通信号。
XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。
WR2：为DAC寄存器写选通输入线。
Iout1:电流输出线。
当输入全为1时Iout1最大。
Iout2: 电流输出线。
其值与Iout1之和为一常数。
占空比可调的矩形波发生电路
占空比可调的矩形波发生电路实验二占空比可调的矩形波发生器实验一、实验目的1.掌握lm741芯片的使用方法；2.了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。
二、实验原理1.lm741介绍LM741系列是通用型运算放大器.其目的是为广泛的模拟应用.高增益和宽工作电压范围在积分器,求和放大器,和一般反馈应用提供卓越的性能。
其特点有：短路保护，出色的温度稳定性，内部频率补偿，高输入电压范围，空偏移。
图1 .LM741应用电路图图2.放大器輸出入腳位圖LM741,LM741C芯片引脚和工作说明1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源，8空脚1输出端A 2反向输入端A 3正向输入端A 4接地 5正向输入端B 6反向输入端B 7输出端B 8电源+741运算放大器使用时需于7、4脚位供应一对同等大小的正负电源电压＋Vdc与－Vdc，一旦于2、3脚位即两输入端间有电压差存在，压差即会被放大于输出端，唯Op放大器具有一特色，其输出电压值决不会大于正电源电压＋Vdc或小于负电源电压－Vdc，输入电压差经放大后若大于外接电源电压＋Vdc至－Vdc之范围，其值会等于＋Vdc或－Vdc，故一般运算放大器输出电压均具有如图3之特性曲线，输出电压于到达＋Vdc和－Vdc后会呈现饱和现象。
图3. 放大器输出入电压关系图741运算放大器之基本动作如图4所示，若在非反相输入端输入电压，会于输出端得到被放大的同极性输出；若以相同电压信号在反相输入端输入，则会在输出端获得放大相同倍率后但呈逆极性之信号输出。
而当对放大器两输入端同时输入电压时，则是以非反相输入端电压值(V1)减去反相输入端电压值(V2)，可于输出端得到(V1－V2)经过倍率放大后之输出。
图4 放大器基本输出入关系图三实验内容及实验步骤1.利用lm741芯片，设计一个占空比可调的矩形波发生器电路；2．要求画出具体的电路图，能使产生的方波占空比可调，即高电平持续时间与低电平持续时间的比值可调，占空比大约10％～95％；3．（图5仅作参考）利用半导体二极管的单向导电特性，把电容C充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可调的多谐振荡器，如图5所示。
实验六 矩形波发生器
实验六矩形波发生器
一、实验目的
1.掌握矩形波发生器的基本设计方法。
2.掌握矩形波发生器的调试和测量方法。
二、实验电路及原理
实验电路如下图
实验原理：设输出电压Vo=+Vz时，二极管D1导通，D2截止，Vo经Rp向C充电，当VC大于Vp时，输出电压Vo跳变为-Vz,二极管D1截止，D2导通，电容经R4向输出端放电，当Vc小于Vp时，输出电压Vo又跳变为+Vz。
这样周而复始进行，随着电容的充放电，输出电压Vo不断翻转，形成矩形波。
可见，调节电位器Rp的大小可使矩形波的占空比产生变化。
三、实验内容
1.按电路图接线，检查无误后接通电源。
2.调节电位器Rp,使T1=T2（占空比D=50%）测出电位器Rp的大小。
3.用示波器观察Vo,Vc的波形，测出Vo,Vc的幅值和频率。
比较它
们的相位关系。
四、实验测量数据
1.调节电位器Rp,使T1=T2（占空比D=50%）测出电位器Rp的值为Rp=104.94Ω。
2. Vo,Vc的幅值和频率如下表
五、实验波形
实验室测得Vo和Vc的波形如下图（其中上面的为Vo波形，下面的为Vc波形）
仿真波形如图：
六、问题分析讨论及总结
在实验中应注意
1.电路安装要整齐，布局要合理，尽量避免连线交叉。
2.直流电源、示波器和电路板要共地，以免引起干扰。
3.运算放大器引脚不要接错，正负电源不能接反，否则损坏芯片。
multisim矩形波发生器电路
multisim矩形波发生器电路1. 矩形波发生器是一种电路，它能够产生具有固定高电平和低电平的方波信号。
这种信号的特点是在高电平和低电平之间快速切换。
在Multisim软件中，我们可以使用多种元件和技术来构建矩形波发生器电路。
2. 首先，我们需要选择一个适当的集成电路（IC）来实现矩形波发生器。
常见的选择是555定时器IC。
这个IC具有内部的比较器和放大器，可以产生方波信号。
将555定时器IC拖放到Multisim的工作区。
3. 下一步是连接电源和接地引脚。
555定时器IC需要电源电压供应，一般为5V。
我们将正极连接到VCC引脚，负极连接到地引脚，这样就为IC提供了电源。
4. 然后，我们需要连接一个电阻和一个电容来设置矩形波的频率。
将一个电阻连接到IC的2号引脚，将一个电容连接到IC的6号引脚。
这个电阻和电容的组合将决定矩形波的频率。
5. 接下来，我们还需要连接一对电阻和电容，以设置矩形波的占空比。
将一个电阻连接到IC的7号引脚，将一个电容连接到IC的6号引脚。
这个电阻和电容的组合将决定矩形波的高电平时间和低电平时间。
6. 此外，我们还需要连接一个电阻和一个电容来控制555定时器IC的触发和复位功能。
将一个电阻连接到IC的4号引脚，将一个电容连接到IC的8号引脚。
这个电阻和电容的组合将决定矩形波的触发和复位时间。
7. 最后，我们需要连接一个输出引脚，以将矩形波信号输出到其他电路或设备。
将一个导线连接到IC的3号引脚，然后将其连接到需要接收矩形波信号的电路或设备。
8. 当我们完成了以上步骤后，我们可以点击Multisim软件中的仿真按钮来模拟矩形波发生器电路。
通过观察仿真结果，我们可以检查矩形波的频率、占空比和输出信号的稳定性。
总结：通过选择合适的集成电路和连接适当的元件，我们可以在Multisim中构建一个矩形波发生器电路。
这个电路可以产生具有固定高电平和低电平的方波信号，并且可以通过调整电阻和电容的值来调节频率和占空比。
矩形波发生电路设计举例
矩形波发生器矩形波发生器电路如图1所示，集成运算放大器、1R 、2R 、3R 、VS 构成双向限幅的滞回电压比较器。
VS 是双向稳压二极管，使输出电压的幅度被限制在Z U +或Z U -。
1R 和2R 构成正反馈电路，2R 上的反馈电压R U 是输出电压幅度的一部分，与集成运放的同相输入端相连，作为参考电压。
该参考电压R U 为2R Z 12R U U R R =±+ F R 和C 构成负反馈电路，c u 加在反相输入端，c u 和R U 相比较而决定o u 的极性。
1A 1R R 图1 矩形波发生器电路电路的工作稳定后，当o u 为Z U +时，R U 也为正值；这时c u <R U ，o u 通过F R 对电容C 充电，c u 按指数规律增长，当c u 增长到等于R U 时，o u 即由Z U +变成Z U -，R U 也变成负值。
电容C 开始通过F R 放电，而后反向充电。
当充电到c u 等于R U -时，o u 即由Z U -又变成Z U +。
如此周期性地变化，在输出端即可得到矩形波电压，矩形波的周期为2F 122ln(1R T R C R =+由于该电路的电容充放电时间常数相同，因而充放电时间相等，故矩形波的占空比固定为50%。
通过改变电容器C 的充电和放电时间常数，即可实现占空比可调的矩形波发生器电路。
★设计举例设计一个矩形波发生电路，要求矩形波的占空比约为50%，输出电压的峰峰值约为20V ，周期约为2.2ms 。
写出设计过程，绘制电路原理图，进行实验验证。
绘制电容两端电压波形以及输出电压波形。
根据题目要求和矩形波发生器电路的周期公式，可选取以下参数：120k R =Ω、210k R =Ω、F 16k R =Ω、0.1μF C =。
由于输出电压的峰峰值要求为20V 左右，因此输出端无需双向限幅电路，绘制的电路原理图如图2所示。
1A CR R 10kΩ20kΩ16kΩ图2 矩形波发生器实验电路利用示波器观测电容两端电压波形以及输出电压波形，如图3所示。
CPLD的占空比频率可调矩形波发生器设计
封面作者：PanHongliang仅供个人学习吉林化工学院毕业设计（论文）任务书题目：基于CPLD的占空比频率可调矩形波发生器设计课题类别: □毕业设计□毕业论文教案院：信息与控制工程学院系别：专业班级：学生姓名：学生学号：指导教师：刘刚职称：副教授下发年月日完成年月日本科生毕业设计（论文）环节须知1．勤奋学习，刻苦钻研，勇于探索，尊敬师长。
在指导教师的指导下，保质保量地完成任务书规定的任务。
2．遵守纪律，保证出勤。
因事、因病不能出勤，应事先向导师或有关领导请假，否则作为缺席处理。
凡随机抽查三次不到者，评分降低10分，累计缺席时间达到或超过全过程的1/4者，取消答辩资格，成绩按不及格处理。
3．独立、按时完成规定的设计任务，不弄虚作假，更不允许抄袭和拷贝他人的工作内容，否则毕业设计（论文）成绩按不及格处理。
4．毕业设计（论文）必须符合规范化的要求，采用信控学院规定的模版，否则不能取得参加答辩的资格。
5．毕业设计（论文）成果、资料答辩后交指导教师收存，学生不得擅自带离学校。
成果内容征得指导教师的同意方可作为论文公开发表。
6．毕业设计（论文）期间使用实验室，要严格遵守操作规程及实验室有关规章制度。
7．学生对毕业设计（论文）场所的环境卫生及安全负有直接责任，必须每天进行卫生清扫，离开后注意切断电源、锁好房门，防火防盗。
8．学生离校外出需按有关规定履行请假手续，未经指导教师和学生办公室同意擅自离校者，将给予严肃处理。
9．学生要按任务书的要求定期接受指导教师检查，要妥善保存《吉林化工学院毕业设计（论文）任务书》，毕业设计（论文）完成后，将任务书同毕业设计（论文）其它材料一同交给指导教师。
注意：（1）前期检查一般在第3-4周，中期检查一般在9-10周，后期检查一般在14-15周（答辩前）。
（2）指导教师填写本页时，应对学生前一阶段应完成工作任务、完成情况进行详细的说明，并提出下一步整改意见和要求。
版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。
矩形波发生器
设计题目：矩形波发生器课程设计的目的《电子技术基础2-1课程设计》是学习理论课程之后的实践教学环节。
目的是通过解决比较简单的实际问题巩固和加深在《电子技术基础2-1（模拟电子技术基础）》课程中所学的理论知识和实验技能。
训练学生综合运用学过的电子技术基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，设计电路，安装调试，分析结果，撰写报告等工作。
使学生初步掌握模拟电子电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。
设计说明。
1.概述矩形波发生电路在测量、自动控制、通讯、无线电广播和遥控等许多技术领域中有着广泛的应用，甚至在收音机、电视机和电子表等日常生活用品中也离不开它。
总之矩形波发生电路广泛地用于工业生产、科学实验和日常生活等各个领域中。
2.设计方案选择论证矩形波发生电路实际上是由一个滞回比较器和一个RC充放电回路组成。
其中，集成运放和电阻R1和R2组成滞回比较器，电阻R和电容C构成充放电回路，稳压管和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器的电压限制在稳压管的稳定电压±UZ。
在矩形波发生电路中，如图1所示电位器Rw和二极管D1、D2的作用是将电容充电和放电的回路分开，并调节充电和放电两个时间常数的比。
矩形波发生电路没有稳态，它有两个暂态，一个是低电平，另一个是高电平。
要想达到这种效果可采用滞回比较器，同时利用RC充放电回路来改变集成运放反向输入端的输入电压即u-=uc。
当电容上的电压上升到u-=u+时，滞回比较器的输出端将发生跳变，由高电平跳变成低电平。
当电容上的电压下降到u-=u+时，滞回比较器的输出端将再次发生跳变，由低电平跳变成高电平。
以后又重复上述过程。
如此电容反复地进行充电和放电，滞回比较器的输出端反复地在高电平和低电平之间跳变，于是产生了正负交替的矩形波。
因此，在选择矩形波发生电路时，采用滞回比较器和RC充放电回路来构成矩形波发生电路。
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目录
第一章概述 (1)
第二章设计原理及思路 (1)
2.1 占空比可调的矩形波发生电路 (1)
2.1.1 电路组成及工作原理 (1)
2.1.2 占空比可调电路的实现 (2)
2.2 RC串并联网络振荡电路 (3)
第三章系统电路总图及元件清单 (4)
3.1电路设计图 (4)
3.1.1 Protel原理图 (4)
3.1.2 仿真图 (5)
3.2元件清单 (7)
第四章电路调试与分析 (8)
4.1 测试仪器 (8)
4.2 测试说明 (8)
4.3 误差分析 (8)
第五章设计心得 (8)
参考文献 (9)
第一章 概述
非正弦波发生电路常常用于脉冲和数字系统中作为信号源，而常用的非正弦波发生电路有矩形波发生电路、三角波发生电路和锯齿波发生电路等。
其中，矩形波发生电路是三角波发生电路和锯齿波发生电路等的基础，因此，本设计旨在创建一种能够产生稳定且占空比和频率可调的矩形波模块电路，包括了Protel 原理图和Mulstism 仿真图。
该电路主要由RC 串并联网络振荡电路及一个滞回比较器和一个RC 充放电回路组成，重点阐述了发生器的电路结构及工作原理，分析了单元电路的制作和工作过程并进行了调试，调试结果表明设计的电路在低频段是可行的。
第二章 设计原理及思路
2.1 占空比可调的矩形波发生电路
2.1.1 电路组成及工作原理
图2-1为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC 电路组成。
RC 回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC 充放电实现输出状态的自动转换。
图中滞回比较器的阈值电压
Z
T U R R R U ⋅+±=±2
11
(1)
因而滞回比较器的电压传输特性如图2-2所示：
图2-2 滞回比较器的传输特性
图 2-1 矩形波发生电路
设某一时刻输出电压O U =Z U ± ，则同相输入端的电位+U = T U ±。
通过R 对电容C 正向充电，反相输入端电位-U 随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时+U 趋近于+Z U ，此时t 再增加O U 就从+Z U 跃变为-Z U ，与此同时-U 从+T U 跃变为-T U 。
随后，O U 又通过R 对电容C 放电，反相输入端电位-U 随时间t 增长而逐渐降低，当t 趋于无穷时，-U 趋于-Z U ，一旦-U =-T U ，再减小t ，O U 就从-Z U 跃变为+Z U ，与此同时-U 从-T U 跃变为+T U ，电容又开始正向充电。
上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。
2.1.2 占空比可调电路的实现
通过对图2-1方波发生电路的分析，可以想象，欲改变输出电压的占空比，就必须使电容正向和反向充电的时间常数不同，即两个充电回路的参数不同。
利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，具体情况如下：
当O U =+Z U 时，O U 通过1W R 、VD2和R 对电容C 正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数
()C R R w +≈11τ
当O U =-Z U 时，O U 通过2W R 、VD1和R 对电容C 反向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数
()C R R w +≈22τ
利用一阶RC 电路的三要素法可以解出
⎪⎭⎫
⎝
⎛+≈211121ln R R T τ
⎪⎭
⎫
⎝⎛+≈212221ln R R T τ
T =1T +2T ≈(w R +2R )C ln ⎪⎭⎫
⎝
⎛+2121R R
上式表明改变电位器的滑动端可以改变占空比，但周期不变。
占空比为
R
R R
R T T q w w 211++≈=
2.2 RC 串并联网络振荡电路
应设计要求，工作频率：20Hz-20kHz ，步长5Hz 。
虽然按照图2-1，固定R 、1R 、2R ，改变电容C 可以改变输出频率，但是输出波形易失真。
为此，引入RC 串并联网络振荡电路，通过振荡电路的输出频率来控制矩形波的频率，在调节振荡电路频率的过程中，矩形波形相对稳定，实现电路如图2-3所示：
图2-3 RC 串并联网络振荡电路
令R 3=R 4=R ，接入电路的R 6=R 7=R ，C 1=C 2=C ，则有 振荡电路的频率
])[(2/1'C R R f +=π
调节可变电阻R 6、R 7可改变振荡电路的频率，进而实现对工作频率的范围调节。
第三章系统电路总图及元件清单3.1电路设计图
3.1.1 Protel原理图
3.1.2 仿真图
（1）总原理图的仿真
（2）仿真结果
a.未加振荡电路时实现占空比可调的电路仿真b．RC串并联网络振荡电路的仿真
c. 加振荡电路时实现频率可调的电路仿真
3.2元件清单
元件序号型号主要参数数量R 固定电阻12.5K 1 R1、R11 固定电阻20k 2 R2 固定电阻15k 1
R3 固定电阻1k 1 R4、R5 固定电阻159 2
R14、R15 可变电阻159k 1 R10 固定电阻10K 1
R12 可变电阻10K 1
R13 固定电阻 2.2k 1
Rw 电位器100k 1 C2、C3 电容50nF 1
C 电容200nF 1
D1、D2、D3、D4 二极管无 4
VDZ1、VDZ2 稳压二极管 4.3V 2 741 运放集成运放741 2
J1 开关无 1
第四章电路调试与分析
4.1 测试仪器
万用表、示波器、±12V直流源
4.2 测试说明
U为方波，微调前级可调电阻R14、R15，使方如果电路接线正确，则在接通电源后，比较器的输出
O
R，则输出波形占空比可调。
波的输出频率满足设计指标要求，调节电位器
W
4.3 误差分析
根据理论计算应该可以达到要求，但是实际输出频率在20Hz到1kHz范围内易满足要求，输出幅度存在不足，占空比范围有所误差，根据前面所提方案的要求，调试过程主要集中在模拟电子电路部分。
放大电路产生误差的原因很多，一般有：运放的输入偏置电流、失调电压和失调电流及其温漂；电阻器的实际阻值与标称值的误差，且温度变化；另外，电源和信号源的内阻及电压变化、干扰和噪声都会造成误差。
第五章设计心得
通过这次对矩形波发生器的设计，使我对滞回比较器和RC充放电路的工作原理有了更深刻的了解，在充放电过程中，调节电位器Rw改变充放电时间，实现占空比可调电路，这样实际的操作使我对书本的理论知识有了更直观的体验。
为了达到工作频率可调，我对RC串并联网络振荡电路也进行了更深的理解，加深了我对理论知识的学习，同时在利用Mulstism制作仿真的过程中，锻炼了我的实际操作能力，这样实际与理论相结合的教学形式，不但大大提高了我对这门课的喜爱，更使我对知识有了直观立体的理解。
在设计工程中，我们也遇到了不少困难，尤其在做仿真的时候，总是不能出现预期效果，我和队友一起排查，每个元件参数的设定以及整个电路设计中遇到的条件制约等问题，我们都一起努力解决，这使我深刻体会到了团队协作的重要性。
同时，我还发现耐心、细心以及面对困难时坚持不懈的努力，都是完成课设必不可少的素质。
总之，此次课设使我受益匪浅，在考验脑力的同时更考验了我们的团队协作能力，以及自身的意志品质，不仅锻炼了智商更锻炼了情商，使我在整个过程中实现自我提升。
参考文献
[1] 《模拟电子技术基础（第四版）》高等教育出版社出版.2009
[2] 《高频电子线路（第四版）》高等教育出版社出版.2004
[3] 中国电子网. .。