占空比可调的矩形波发生器
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析参考电路图5.12所示,测试电路,计算波形出差频率。
电容图5.12 方波发生电路(multisim)通过上述电路调试,发现为方波发生器。
一、电路组成如图5.13,运算放大器按照滞回比较器电路进行链接,其输出只有两种可能的状态:高电平或低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分;因为产生振荡,就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换,所以电路中必须引入反馈;因为输出状态应按一定的时间,间隔交替变化,即产生周期性的变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
电路组成:如图所示为矩形波发生电路,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。
电压传输特性如图6.8所示:U 0U NU P U zU cR 3R 2R 1R图5.13方波发生电路二、工作原理从图5.13可知,设某一时刻输出电压U O =+U Z ,则同相输入端电位U P =+U T 。
U O 通过R 对电容C 正向充电。
反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐升高,当t 趋近于无穷时,U N 趋于+U z ;当U N =+U T ,再稍增大,U O 就从+U Z 越变为-U Z ,与此同时U p 从+U T 越变为-U T 。
随后,U O 又通过R 对电容C 放电。
反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐降低,当t 趋近于无穷时,U N 趋于-U Z ;当U N =-U T ,稍减小,U O 就从-U Z ,于此同时,U p 从-U T 跃变为+U T ,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。
三、波形分析及主要参数由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内U O =+U Z 的时间与U O =-U Z 的时间相等,U O 对称的方波,所以也称该电路为对称方波发生电路。
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 。
占空比可调的矩形波发生器
占空比可调的矩形波发生器实验一、二、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CMO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, CMO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CMO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 CMO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5K Q的电阻R1、R2和R3组成分压器,为两个比较器C i和G提供参考电压,当控制端VM悬空时(为避免干扰 V M端与地之间接一0.01卩F左右的电容),VA=2VCC/3 VB二VCC/3 当控制端加电压时V=V>, V F V/2图1 555定时器结构框图放电管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。
R D是置零输入端,若复位端R D加低电平或接地,不管其他输入_ 状态如何,均可使它的输出V0为“0”电平。
正常工作时必须使R D 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寸,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。
占空比可调矩形波-三角波发生器..
郑州科技学院《模拟电子技术》课程设计题目占空比可调矩形波-三角波发生器学生姓名专业班级学号院(系)指导教师完成时间年月日目录1 课程设计的目的 (1)2 课程设计的任务与要求 (1)3 设计方案与论证 (1)4 设计原理及功能说明 (8)5 单元电路的设计(计算与说明) (11)5.1 参数计算 (11)5.2 元件计算 (12)6 硬件的制作与调试 (16)7 总结 (17)参考文献 (18)附录1:总体电路原理图 (19)附录2:元器件清单 (19)1 课程设计的目的利用模电知识设计一个占空比可调的矩形波-三角波发生器。
进一步巩固简熟悉易信号发生器的电路结构及电路原理并了解波形的转变方法。
学会用简单的元器件及芯片制作简单的函数信号发生器,锻炼动手能力,以及调试电路并根据测试结果分析影响实验结果的可能因素,适当的对电路进行改进。
2 课程设计的任务与要求掌握波形发生电路设计和调试的方法。
掌握波形发生电路参数的计算方法。
振荡频率范围:500~1000赫兹;三角波幅值调节范围:1~2伏。
根据题目要求,选定电路结构。
计算和确定电路中的元件参数。
调试电路,以满足设计要求。
写出设计总结报告。
3 设计方案与论证函数发生器一般是指能自动产生正弦波、方波、三角波的电压波形的电路或者仪器。
电路形式可以采用由运放及分离元件构成;也可以采用单片集成函数发生器。
根据用途不同,有产生三种或多种波形的函数发生器。
函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
现在我们通过对函数信号发生器的原理以及构成设计一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易发生器。
通过对电路的分析,参数的确定选择出一种最适合本课题的方案。
在达到课题要求的前提下保证经济、方便、优化的设计策略。
按照设计的方案选择具体的原件,焊接出具体的实物图,并在实验室对焊接好的实物图进行调试,观察效果并与最初的设计要求的性能指标作对比。
最后分析出现误差的原因以及影响因素。
矩形波发生器的实现
青 岛 科 技 大 学 本 科 课 程 设 计 报 告题 目 __________________________________指导教师__________________________学生姓名__________________________学生学号_________________________________________________________学院(部)____________________________专业________________班______年 ___月 ___日矩形波发生器的实现 靳庆庆 1108030204 信息科学技术 电子信息工程 11级2 2015 1 12矩形波发生器的实现1 概述1.1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设计内容2.1设计任务:用一个集成运放组成一个滞回比较器和一个RC 充放电回路构成一个矩形波发生器。
2.2.设计要求:(1)、进行电路参数分析计算;(2)、设计电路;(3)、焊接,组装、调试硬件,测试结果;(4)、撰写实验报告,要求有电路图、原理说明、电路所需元件清单、电路参数计算、元件选择、测试结果分析等。
2.3电路组成及工作原理: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。
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1简介可调的矩形波发生电路是一种用于产生矩形波信号的电路,其特点是可以调节其占空比。
矩形波是在电子电路中最常用的波形之一,它可以用来制作各种谐波,也可以用来检测脉冲信号中的脉冲宽度。
一般来说,矩形波是由一个持续变化的脉冲序列组成的,它拥有脉冲上升和下降沿,从而具有定义良好的占空比。
可调的矩形波发生器是一种特殊的电路,它可以通过调整参数来控制脉冲的占空比,从而改变矩形波的其他特性,如频率、幅度等。
2原理可调的矩形波发生电路通常由两个主要部分组成:信号处理电路与比较电路。
信号处理电路由一组基于非线性特性的元件组成,如反相器,好多晶体管等,它们可以产生改变形状的余弦电压、正弦电压等曲线。
这种曲线的变化将随着输入电压的变化而变化,并将曲线的半周期变更为矩形波,从而产生了脉冲序列。
比较电路的作用是检测每个脉冲的占空比。
它包括两个参考电压,一个是可调电压,另一个是固定值。
当由信号处理部分输出的电压高于可调参考电压时,比较电路就会产生一个高电平输出信号;当电压低于可调参考电压时,比较电路就会产生一个低电平输出信号。
通过改变可调参考电压,可以调节每个脉冲的占空比,从而改变矩形波的其他特性。
3应用可调的矩形波发生器的应用在电子领域非常广泛,它可以用于各种数据通信设备、电力系统调控以及脉冲调制、脉冲宽度调节等。
例如,在数据传输方面,可调的矩形波发生器可以用来识别发射器模式和调整脉冲宽度,从而调节信号的传输速率。
在电力系统调控中,它可以用来实现电压和频率调整功能,从而保证系统的正常运行。
另外,它还可以用于实现脉冲调制和脉冲宽度调节,从而实现某些简单的数字信号接收与处理功能。
4结论可调的矩形波发生电路是一种用于产生矩形波信号的电路,其特点是可以调节其占空比。
它包括信号处理部分和比较部分,可以通过改变可调参考电压来调节每个脉冲的占空比,从而改变矩形波信号的其他特性。
可调的矩形波发生电路的应用非常广泛,它可以用于数据传输,电力系统调控以及脉冲调制和脉冲宽度调节等。
频率占空比可调的方波发生器PPT课件
2011.5.5
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2
实现功能
• 此设计主要为产生频率、占空比可调的方波信号。 • 频率、占空比的输入信号(即调解旋钮)主要有AD采集
完成,对两路AD通道分别进行频率、占空比的采集(实 际上是转换为电压值来进行采集)。 • 将采集到的值送入到ADC12模数转换模块,使用软件对 ADC12模数转换模块的相关寄存器进行设置,采集的信号 经ADC12模数转换模块处理后转换为数字值反馈给定时器 A模块(也可以说是PWM波模块)。 • 再对定时器A模块进行软件编程来产生所需(一定占空比、 一定频率范围的)PWM波形,最后再对IO口定义引脚功 能,使其将波形输出送入数字示波器显示。
2011.5.5
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频率占空比可调的方波发生器
制作:朱静、丁思龙 电气与自动化工程学院
2011.5.5
2011.5.5
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1
系统简介
• 本次设计主要将MSP430F149作为核心控 制器,利用其强大的功能,包括ADC12模 数转化模块、定时器A模块,来产生一定频 率范围内频率可调、占空比可调的方波信 号, 并通过1602显示方波频率与占空比。
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系统硬件设计结构
电源稳压模块 USB 7805
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MSP430单片机 ADC数模转换模块
PWM模块
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系统软件设计结构
频率
AD2 占空比
ADC12
定时器A
PWM模块 I/O端口
LCD 1602
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频率占空比可调的方波发生器
演示结束!
谢谢!
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析
占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析参考电路图5.12所示,测试电路,计算波形出差频率。
电容图5.12 方波发生电路(multisim)通过上述电路调试,发现为方波发生器。
一、电路组成如图5.13,运算放大器按照滞回比较器电路进行链接,其输出只有两种可能的状态:高电平或低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分;因为产生振荡,就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换,所以电路中必须引入反馈;因为输出状态应按一定的时间,间隔交替变化,即产生周期性的变化,所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。
电路组成:如图所示为矩形波发生电路,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。
电压传输特性如图6.8所示:U 0U NU PU z U c R 3R 2R 1R图5.13方波发生电路二、工作原理从图5.13可知,设某一时刻输出电压U O =+U Z ,则同相输入端电位U P =+U T 。
U O 通过R 对电容C 正向充电。
反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐升高,当t 趋近于无穷时,U N 趋于+U z ;当U N =+U T ,再稍增大,U O 就从+U Z 越变为-U Z ,与此同时U p 从+U T 越变为-U T 。
随后,U O 又通过R 对电容C 放电。
反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐降低,当t 趋近于无穷时,U N 趋于-U Z ;当U N =-U T ,稍减小,U O 就从-U Z ,于此同时,U p 从-U T 跃变为+U T ,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。
三、波形分析及主要参数由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内U O =+U Z 的时间与U O =-U Z 的时间相等,U O 对称的方波,所以也称该电路为对称方波发生电路。
占空比可调的方波发生器电路设计(0~100%可调)
华中师范大学武汉传媒学院课程设计课程名称__________________题目__________________专业__________________ 班级__________________ 学号__________________ 姓名__________________ 成绩__________________ 指导教师_________________________年_______ 月_______日实现占空比可调发生器1.目标(1)占空比可调范围0<D<100%(2)输出方波电压值:Vo=2v(3)振荡频率:f=1kHz(4)波形稳定2.思路根据555定时器改变阀值电压的值使之输出高电平或低电平的原理,就可以产生方波,通过电位器改变电阻的阻值来控制高低电平的时间就可以调节占空比了;通过调节输入的电压值,再通过万用表测量输出的电压值就可以保证输出幅度为某一定值;根据振荡频率公式,已知电阻值和输出振荡频率就可以算出需要电容值,以保证振荡频率为某一定值;为保证波形稳定,采用差分电路形式,用555定时器组成的多谐振荡器的振荡频率受电源电压和温度变化的影响很小;而为了简化电路及运算,采用两个二极管的单向导电特性,使电容器的充放电回路分开,回路不再重复,计算更加简便。
3.电路图(1)输入模块二极管D1,D2的单向导电性,使电容器C的充放电回路分开,调节电位器,就可以调节多谐振荡器的占空比。
(2)处理模块:555定时器各引脚功能如下:1脚:外接电源负极或接地(GND)。
2脚:TR触发输入。
3脚:输出端(OUT或Vo)。
4脚:RD复位端,移步清零且低电平有效,当接低电平时,不管TR、TH输入什么,电路总是输出“0”。
要想使电路正常工作,则4脚应与电源相连。
5脚:控制电压端CO(或VC)。
若此端外接电压,则可改变内部两个比较器的基准电压,当该端不用时,应将该端串入一只0.01μF电容接地,以防引入干扰。
矩形波发生器
目录一、设计任务与要求 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 设计要求 (2)二、设计方案与论证 (2)2.1 矩形波发生电路 (2)2.2(发挥部分)三角波发生电路 (4)三、设计原理及电路图 (6)3.1电路设计原理 (6)3.2总原理图 (6)3.3PCB图 (6)四、元器件清单 (7)4.1元件清单 (7)五、元器件识别与检测 (7)5.1电阻(色环电阻的识别) (7)5.2电容 (9)5.3整流管 (10)5.4双向稳压管 (11)5.5集成运放UA741 (11)六、硬件制作与调试 (12)七、设计心得 (12)八、参考文献 (13)一、设计任务与要求1.1 设计任务制作一占空比可调的矩形波发生电路1.2 设计要求1 .频率为几百Hz ~1KHz 以内的某个定值;2 .输出电压为u o =±8V ;3 .占空比的调节范围不小于[0.1,0.9]。
二、设计方案与论证2.1 矩形波发生电路2.1.1 电路组成及工作原理因为矩形波电压只有两种状态,不是高电平,就是低电平,所以电压比较器是它的重要组成部分;因为产生振荡,就是要求输出的两种状态自动地相互转换,所以电路中必须引入反馈;因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化,即产生周期性变化,所以电路中要有延迟环节来切丁每种状态维持的时间。
图示为矩形波发生电路,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。
图中滞回比较器的输出电压,阈值电压Z T U R R R U ⋅+±=±211 (1)因而电压传输特性如图所示:设某一时刻输出电压Uo=±Uz ,则相同输入端点位Up=±Ut 。
Uo 通过R3对电容C 正向充电,如图中实线箭头所示。
反相输入端电位Un 随时间t 增长而逐渐升高,当t 趋近于无穷时Un 趋近于+Uz ;但是一旦Un=+Ut ,再稍增大,Uo 就从+Uz 跃变为-Uz ,与此同时Up 从+Ut 跃变为-Ut 。
矩形波发生器
O
R2 R3
Uz
-Uz
T1
T2
(a) 充> 放, 负 向 锯 齿 波 形
t
+ VDz3
VD2
A2 + +
uo
uo
uo1
R′
VDz4 ±Uz
R″
Uz
R2 R3
Uz
O
R2 R3
Uz
-Uz
T1
T2
t
图 8 – 8 锯齿波产生电路
(b) 充< 放, 正 向 锯 齿 波 9 锯齿波产生电路波形
0
RbC
RaC t
R2
RR21
R3
VDz3
VDz4
(a)
图 8 – 5 占空比可调电路
±Uz
UoL
D T2 RW' (b)rd1 R T RW rd1 rd2 2R
二、 三角波产生电路
R3
R2
C
△ △
- ∞ Ro A1 +
uo1 R
-∞
+ VDz1
A2 + +
uo
R′
VDz2
±Uz
R″
uC C
R
-
△
∞
Ro
+
+
uo uC
+Uz
R2 R2 R3
Uz
Uz T2
uo
O
t
R3
VDz1
R2
VDz2
±Uz
R2 R2
R3
Uz
-Uz
T1
-Uz
当输出U0为高电平时:U
R2 R2 R3
UOH
FU OH
当输出U0为低电平时:U
R2 R2 R3
UOL
FU OL
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
占空比可调的方波产生器设计报告
占空比可调的方波产生器设计姓 名学 号 院、系、部 班 号 完成时间※※※※※※※※※ ※※※※※※※※※※※※※※※2013级模拟电子技术课程设计摘要本实验就是运用555定时器的波形产生与转换功能,与占空比可调的方波产生电路相组合,简单而方便的制成了占空比可调的方波产生器。
此占空比可调的方波产生器,结构简单,电路清晰,功能一目了然,符合制作的要求,完全达到了理论到实践的过度。
是我的实践动手能力得到了加强,同样使我的理论知识更加扎实和牢固。
在电气专业及日常生活中,常常会用到方波信号。
有很多方法可以实现方波的产生,为方便以后实验和生活中遇到产生方波的情况,需要设计出通过改变参数以实现占空比可调的方波产生器。
利用到模拟电子技术和数字电子技术的相关知识,如波形发生器原理、555定时器原理以及更多的扩展。
将理论运用于实践,设计出切实可行的电路来,并用Multisim仿真软件进行电路的模拟运行。
这就要求我们也必须熟练地掌握Multisim的运用,用它来仿真出各种电路。
关键字:占空比频率NE555方波目录第1章设计任务与要求 (1)第2章设计方案及原理框图 (1)2.1 分析用555定时器设计的方案 (1)2.2 利用555定时器设计方波的原理电路 (2)第3章单元电路设计与参数计算 (3)第4章电路图及波形图 (4)第5章仿真与调试 (6)第6章结论与心得 (7)参考文献 (7)第1章 设计任务与要求深刻体会方波的产生;掌握方波函数发生器的设计原则;掌握电子系统的一般设计方法;掌握方波函数发生器的设计原理;理解555定时器的工作原理;掌握多谐振荡器的设计原理;熟练运用Multisim 仿真软件和仿真电路;利用555定时器的波形的产生与变换的功能,与占空比可调的方波产生电路相组合,制成占空比可调的方波产生器,完成学习要求。
提高综合运用所学的模电数电知识指导动手实践能力,为以后设计和工作打下坚实的基础。
对于设计要求是设计一个占空比可调的方波发生器;其占空比调节范围为:min D =%3.8;max D =%7.91。
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Im741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」m741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丄M741应用电路图LM741,LM741(芯片引脚和工作说明1和5为偏置(调零端),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 , —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 或小于负电源电压一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。
Balance \1 __ 1 8 Input — a1\ 7 Input +□八 45 NCOutput Balance-15V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Im741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。
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。
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单片机-占空比可调的PWM波形发生器讲解
微控制器技术课程设计报告设计题目:占空比可调的PWM波形发生器微控制器技术课程设计任务书设计题目:占空比可调的PWM波形发生器设计时间:——设计任务:在Proteus中画出原理图或使用实物,编制程序,实现以下功能:1、理解PWM的工作原理。
2、编制PWM程序,使用八段发光字符管显示占空比。
3、可与电机连接,驱动电机以不同的转速旋转。
背景资料:1、单片机原理与应用2、检测技术3、计算机原理与接口技术进度安排:1、第一天,领取题目,熟悉设计内容,分解设计步骤和任务;2、第2天,规划设计软硬件,编制程序流程、绘制硬件电路。
3、第3天,动手制作硬件电路,或编写软件,并调试。
4、第4天,中期检查,书写设计报告。
5、第5天,提交设计报告,整理设计实物,等待答辩。
6、第6天,设计答辩。
题目:占空比可调的PWM波形发生器一、设计目的掌握PWM的工作原理;学会编制PWM程序,使用八段发光字符管显示占空比;并与电机连接,驱动电机以不同的转速旋转。
二、设计思路直流电机PWM控制系统的主要功能包括:实现对直流电机转速的调整,能够很方便的实现电机的智能控制。
主体电路:即直流电机PWM控制模块。
这部分电路主要由AT89C51单片机的I/O端口、定时计数器、外部中断扩展等调整直流电机的转速,能够很方便的实现电机的智能控制。
其间是通过AT89C51单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到L298驱动芯片来控制直流电机工作的。
该直流电机PWM控制系统由以下电路模块组成:设计输入部分:这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现对直流电机的加速、减速控制。
设计控制部分:主要由AT89C51单片机的外部中断扩展电路组成。
直流电机PWM控制实现部分主要由一些二极管、电机和L298直流电机驱动模块组成。
设计显示部分: LED数码显示部分,实现对PWM脉宽调制占空比的实时显示。
三、方案设计系统框架设计总体设计方案的硬件部分详细框图如图一所示。
入模块、LED显示模块及电机驱动模块组成。
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占空比可调的矩形波发生器实验一、二、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DR 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D R 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。
当V6<VA 、V2>VB 时,VC1=1、VC2=1,触发器的状态保持不变,因而TD 和输出的状态也维持不变。
当V6<VA 、V2<VB 时,VC1=1、VC2=0,故触发器被置1,VO 为高电图1 555定时器结构框图─ 阈值触发控制平,同时TD 截止。
这样我们就得到了表1 555定时器的功能表。
3.应用3.1用555定时器构成的施密特触发器施密特触发器——具有回差电压特性,能将边沿变化缓慢的电压波形整形为边沿陡峭的矩形脉冲。
[1] 电路组成及工作原理O O 12Iv 2ttv IO v 123C C V C C1V 3(a)电路图(b)波形图v图2 555定时器构成的施密特触发器(1) v I =0V 时,v o1输出高电平。
(2)当v I 上升到cc V 32时,v o1输出低电平。
当v I 由cc V 32继续上升,v o1保持不变。
放电管状态T D表1 555定时器的功能表 输 入<V A 阈值输入V 6 输 出触发输入V 2输出V O复位DR× 不变截止 导通 0 0 0 1 1 1 1× >V A <V A<V B >V B >V B不变导通(3)当v I 下降到cc V 31时,电路输出跳变为高电平。
而且在v I 继续下降到0V 时,电路的这种状态不变。
图中,R 、V CC2构成另一输出端v o2,其高电平可以通过改变V CC2进行调节。
[2] 电压滞回特性和主要参数 电压滞回特性v V V IoO HO LV V V v C C C CC C 13230Iv v o(a)(b)电路符号电压传输特性图3 施密特触发器的电路符号和电压传输特性主要静态参数(1) 上限阈值电压V T+——v I 上升过程中,输出电压v O 由高电平V OH 跳变到低电平V OL 时,所对应的输入电压值。
V T+=ccV 32。
(2)下限阈值电压V T ———v I 下降过程中, v O 由低电平V OL 跳变到高电平V OH 时,所对应的输入电压值。
V T —=cc V 31。
(3)回差电压ΔV T回差电压又叫滞回电压,定义为ΔV T = V T+-V T — =cc V 31若在电压控制端V IC (5脚)外加电压V S ,则将有V T+=V S 、V T —=V S /2、ΔV T = V S /2,而且当改变V S 时,它们的值也随之改变。
3.2 用555定时器单稳态触发器单稳态触发器具有下列特点:第一,它有一个稳定状态和一个暂稳状态;第二,在外来触发脉冲作用下,能够由稳定状态翻转到暂稳状态;第三,暂稳状态维持一段时间后,将自动返回到稳定状态。
暂稳态时间的长短,与触发脉冲无关,仅决定于电路本身的参数。
单稳态触发器在数字系统和装置中,一般用于定时(产生一定宽度的脉冲)、整形(把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲)以及延时(将输入信号延迟一定的时间之后输出)等。
[1]电路组成及工作原理(1)无触发信号输入时电路工作在稳定状态当电路无触发信号时,v I 保持高电平,电路工作在稳定状态,即输出端v O 保持低电平,555内放电三极管T 饱和导通,管脚7“接地”,电容电压v C 为0V 。
(2)v I 下降沿触发当v I 下降沿到达时,555触发输入端(2脚)由高电平跳变为低电平,电路被触发,v O 由低电平跳变为高电平,电路由稳态转入暂稳态。
(3)暂稳态的维持时间在暂稳态期间,555内放电三极管T 截止,V CC 经R 向C 充电。
其充电回路为V CC →R →C →地,时间常数τ1=RC ,电容电压v C 由0V 开始增大,在电容电压v C 上升到阈值电压cc V 32之前,电路将保持暂稳态不变。
O(a)(b)C2C3V C Cv ttOOt t v IOv vOtIV C C01t W图4用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形 (4)自动返回(暂稳态结束)时间当v C 上升至阈值电压cc V 32时,输出电压v O 由高电平跳变为低电平,555内放电三极管T 由截止转为饱和导通,管脚7“接地”,电容C 经放电三极管对地迅速放电,电压v C 由cc V 32迅速降至0V (放电三极管的饱和压降),电路由暂稳态重新转入稳态。
(5)恢复过程当暂稳态结束后,电容C 通过饱和导通的三极管 T 放电,时间常数τ2=R CES C ,式中R CES 是T 的饱和导通电阻,其阻值非常小,因此τ2之值亦非常小。
经过(3~5)τ2后,电容C 放电完毕,恢复过程结束。
恢复过程结束后,电路返回到稳定状态,单稳态触发器又可以接收新的触发信号。
[2] 主要参数估算 (1) 输出脉冲宽度t W输出脉冲宽度就是暂稳态维持时间,也就是定时电容的充电时间。
由图4(b )所示电容电压v C 的工作波形不难看出v C (0+)≈0V ,v C(∞)=V CC ,v C (t W )=cc V 32,代入RC 过渡过程计算公式,可得CR V V V t v v v v t CCCC CC W C C C C W 1.13ln 320ln)()()0()(ln111==--=-∞-∞=+τττ上式说明,单稳态触发器输出脉冲宽度t W 仅决定于定时元件R 、C 的取值,与输入触发信号和电源电压无关,调节R 、C 的取值,即可方便的调节t W 。
(2)恢复时间t re一般取t re =(3~5)τ2,即认为经过3~5倍的时间常数电容就放电完毕。
(3)最高工作频率f max若输入触发信号v I 是周期为T 的连续脉冲时,为保证单稳态触发器能够正常工作,应满足下列条件: T > t W +t re即v I 周期的最小值T min 应为t W +t re ,即 T min = t W +t re因此,单稳态触发器的最高工作频率应为 reW t t T f +==11minmax需要指出的是,在图4所示电路中,输入触发信号v I 的脉冲宽度(低电平的保持时间),必须小于电路输出v O 的脉冲宽度(暂稳态维持时间t W ),否则电路将不能正常工作。
因为当单稳态触发器被触发翻转到暂稳态后,如果v I 端的低电平一直保持不变,那么555定时器的输出端将一直保持高电平不变。
解决这一问题的一个简单方法,就是在电路的输入端加一个RC 微分电路,即当v I 为宽脉冲时,让v I 经RC 微分电路之后再接到v I2端。
不过微分电路的电阻应接到VCC ,以保证在v I 下降沿未到来时,v I2端为高电平。
3.3用555定时器构成的多谐振荡器多谐振荡器——产生矩形脉冲波的自激振荡器。
多谐振荡器一旦起振之后,电路没有稳态,只有两个暂稳态,它们做交替变化,输出连续的矩形脉冲信号,因此它又称作无稳态电路,常用来做脉冲信号源。
[1] 电路组成及工作原理O(a)(b)C21C3V V C C v C C 3tv OtOOt t t C CV 012T T T120图5 用施密特触发器构成的多谐振荡器[2]振荡频率的估算(1)电容充电时间T 1。
电容充电时,时间常数τ1=(R 1+R 2)C ,起始值v C (0+)=cc V 31,终了值v C (∞)=V CC ,转换值v C (T 1)=cc V 32,带入RC 过渡过程计算公式进行计算:CR R V V V V T v v v v T CCCC CC CC C C C C )(7.02ln 3231ln)()()0()(ln2111111+==--=-∞-∞=+τττ(2) 电容放电时间T 2电容放电时,时间常数τ2=R 2C ,起始值v C (0+)=cc V 32,终了值v C(∞)=0,转换值v C (T 2)=cc V 31,带入RC 过渡过程计算公式进行计算:CR T 227.0=(3)电路振荡周期TT =T 1+T 2=0.7(R 1+2R 2)C(4)电路振荡频率f CR R T f )2(43.1121+≈=(5)输出波形占空比q定义:q =T 1/T ,即脉冲宽度与脉冲周期之比,称为占空比。
2121212112)2(7.0)(7.0R R R R C R R C R R TT q ++=++==三 实验内容及实验步骤1.利用NE555或ICM7555定时器,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6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6所示。