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

（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。

6脚：TH高触发端（阈值输入）。

7脚：放电端。

8脚：外接电源VCC（VDD）。

输入输出

阈值输入(V11) 触发输入

(V12)

复位(Rd) 输出(Vo) 放电管T

X X 0 0 导通<2/3Vcc <1/3Vcc 1 1 截止>2/3Vcc >1/3Vcc 1 0 导通<2/3Vcc >1/3Vcc 1 不变不变

555功能表

555引脚图

（3）输出模块：

与上处理模块555的3脚输出端相连

（4）总电路图

总电路图EWB仿真电路图

电路只要一加上电压VDD，振荡器便起振。刚通电时，由于C上的电压不能突变，即2脚电位的起始电平为低电位，使555置位，3脚呈高电平。C通过RA、D1

对其充电，充电时间t冲=0.7RAC。压充到阈值电平2/3 VDD时，555复位，3

脚转呈低电平，此时C通过Dl、RB、555内部的放电管放电，放电时间t放=0.7RBC。则振荡周期为T=t冲+t放。

（5）设计目标：设占空比为D，则D=t冲/t放=RA/(RA+RB)=RA/RP,调节定位器RP，当其中心头滑向最上端时，D=RA/RP=0/10K=0；当RP1中心头滑向最下端时，D=RA/RP=10K/10K=100%

（6）确定参数：由技术要求中振荡频率f=10KHz及f=1.43/(RA+RB)C=1.43/得电容C的取值为0.143uF，我们使用的是C=0.1uF。

4.硬件制作

（1）依照原理图将各个元器件安放在电路板上并布局。

（2）进行焊接。焊接过程中要边焊接边检查，防止漏焊、连焊。

实物图

器件名称大小（型号）数目

电位器10k 1

二极管 2

电容0.01uF 1

0.1uF 1

555定时器 1

导线，一个电烙铁，松香，焊锡，若干，烙铁架，钳子，排线，镊子一个

器件清单

5.电路测试

（1）检查电路中各个元件是否接的可靠、大小是否合理，特别是NE555必须接正确。

（2）在一切都正常的情况下，给电路提供+12V电源，此时立即触摸NE555是否发烫，若发烫应立即断电。

（3）若NE555没有发烫，则说明NE555工作正常，这时开始实验数据测试。

（4）通过示波器观察NE555输出的方波信号。

（5）观察结束后，断电。

EWB示波器仿真图

6.设计总结

通过此次对占空比可调方波函数发生器的设计，使我们深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我们不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛，也明白了老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因，他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的应用设计的能力并且锻炼我们的动手能力，让我学习了焊工，使我又掌握了新的技能。

设计中还体现了整个设计过程是一个发现问题解决问题的过程，而且旧的问题解决之后，可能接着会出现新的问题。但每当问题出现时，我都不会放弃而是努力尝试改进从而解决问题。不过，设计中走弯路是再所难免的，我也有过花大半天时间才解决一个小问题的时候，但是有的时候甚至是一点头绪都没有，但也有时候灵光一现，问题就迎刃而解了。设计时，我还请教过老师，同学甚至互联网。经过这次的课程设计，使大家之间的沟通与对知识的理解都比以前更加深入了解。这对一个学生来说，那或许是更有意义的。

课程设计结束。短短一周，学到的，想到的，远远不止在课堂上能做到的。通过这次课程设计，不仅升华了我们的理论知识，更是加强了我们的实际动手能力。理论结合实际，是永远不变的真理。

7.参考文献

康光华《电子技术基础》（数字部分）