实验报告：脉冲宽度调制器PWM

（2012-2013学年第二学期）

模拟电子技术课程

项目四脉冲宽度调制器PWM 完成日期：2013年 6 月 6 日

浙江万里学院电子信息学院

项目四 脉冲宽度调制器PWM

PWM ：在电路输出频率不变的条件下，通过电压来改变脉冲的占空比。 采用模拟电路实现脉冲宽度调制器的组成框图：

任务1 正弦波振荡电路；任务2 方波-三角波发生电路；任务3 比较器 任务1 正弦波振荡电路；

信号产生电路在不需要外加输入信号的情况下，能自动产生各种周期性的波形。 振荡的条件:

自激振荡：若一个放大器的输入端不接外加的输入信号，而在输出端也会出现某种频率和幅度的波形。

放大器引入正反馈

产生自激振荡 信号产生电路

∑=X X A O ——开环增益 o

f X X B =——反馈系数

起振条件： 组成部分：

（1） 放大电路：能放大信号电压， 提供振荡器能量

1||>AB

（2）反馈电路：在振荡器中形成正反馈满足相位平衡条件和幅度平衡条件。

（3）选频电路：使振荡器在众多的各种频率的信号中，选择所需的振荡频率的信号以满足振荡条件，使振荡器输出单一频率的正弦信号。

（4）稳幅环节：保证振荡器输出稳定且基本不失真的正弦波形。

电路仿真图：

仿真波形图：

电路中各元器件的作用：

电阻R1与电容C1串联、电阻R2与电容C2并联构成的网络称为RC串并联选屏网络；741和电阻R3、R4、R5组成同相比例电路；D3、D4两个三极管起到稳幅作用。

正弦波的频率：

示波器显示的正弦波形：

任务2 方波-三角波发生电路

（1）方波-三角波发生电路由哪两部分组成，各部分起什么作用，概述其工作原理。三角波和方波的峰峰值计算公式，和哪些参数有关，其频率计算公式，和那些参数有关？

（3）实际电路测量，并与计算值所得的峰峰值和频率比较。

任务3 电压比较器

运放非线性区的特性是什么？

比较器的分类，什么是门限电压？如何计算

总结：脉冲宽度调制器的工作原理，及实际制作过程。

方波-三角波发生电路由同相迟滞比较器和积分器两部分组成，同相迟滞比较器具有滞回特性，即具有惯性，因而也就具有一定的抗干扰能力；积分运算电路可以实现方波-三角波发生电路的波形变换和正弦—余弦的移相功能。 方波-三角波发生电路工作原理：

1)设A1起始状态-+>u u CC o U u =1 A 2反相积分，u o2开始减小

22

12

211O u R R R Ucc R R R u +++=

+

2)u O2继续减小 0==-+u u CC o U u =1 u o2正向增加 CC m o U R R u 2

1

2-

= 22

12

211o CC u R R R U R R R u +++-

=+

3）u O2继续正向增加 0==-+u u CC o U u =1 U o2减小

CC m o U R R u 2

1

2=

2212

211o CC u R R R U R R R u +++=

+

22

12

211o CC u R R R U R R R u +++=

+

4）u O2继续减小 0==-+u u CC o U u =1 u o2正向增加

三角波的峰峰值计算公式：CC pp o U R R U 2

1

22

= 方波的峰峰值计算公式：CC pp o U U 21= 频率计算公式：1

2

04RCR R f =

（3）实际电路测量，并与计算值所得的峰峰值和频率比较。 仿真电路图：

仿真图：

理论三角波峰峰值：

理论方波峰峰值:

理论频率：

示波器显示的三角波：

任务3 电压比较器

（1）运放非线性区的特性是什么？

输出电压高电平U OH 和输出低电平U OL 。 （2）比较器的分类，什么是门限电压？如何计算？

比较器的分类：单限比较器、滞回比较器、窗口比较器；

门限电压：使O u 从H O U 跃变为L O U ，或者从L O U 跃变为H O U 的输入电压称

为阀值电压或门限电压。即-+=U U 时，发生电平的转换，此时的输入电压为门限电压。

门限电压的计算：

输出电压发生跳变的临界条件-+=u u

0=-u o i u R R R u R R R u 2

11

212+++=

+ 当-+=u u 时所对应的ui 值是阈值，即o i u R R u 2

1

-

= 当CC o U u -=时得上阈值CC TH U R R U 21

=

当CC o U u =时得下阈值CC TL U R R U 2

1

-

= 总结：脉冲宽度调制器的工作原理，及实际制作过程。

工作原理：通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要的波形（含形状和幅值）。

总电路原理仿真图：

仿真图：

实际制作过程：

根据电路原理图焊接电路，焊接完成后，分别测量三角波、方波、正弦波的输出波形，并测量各波形峰峰值和频率，并进行比较，实验结果和理论值存在一定的误差，但误差不是很大，结果能明显地出来，焊接过程比较顺利。