占空比可调的方波产生器设计报告

1、2013级模拟电子技术课程设计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

2、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12.1 分析用555定时器设计的方案12.2 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

3、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：=；=。方波频率约为1KHz。第2章 设计方案及原理框图2.1分析用555定时器设计的方案：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

4、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516V，最大负载电流可达200mA；CMOS定时器电源电压变化范围为318V，最大负载电流在4mA以下。

5、图2-1为555集成电路内部结构框图:TDC2Q¯QC187654321图2-1555定时器结构框+5K+-5K5KVC1VC2VOGNDQ'VMTHVCCRDTR&&1VAVB阈值触发复位控制放电输出 其中由三个5K的电阻、和组成分压器，为两个比较器C1和C2提供参考电压，当控制端悬空时（为避免干扰端与地之间接一0.01F左右的电容），当控制端加电压时，。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。是置零输入端，若复位端加低电平或接地，不管其他输入状态如何

6、，均可使它的输出为“”电平。正常工作时必须使处于高电平。555定时器的功能主要是由两个比较器和的工作状况决定的。由图1可知，当、时，比较器的输出、比较器的输出，基本RS触发器被置0，TD导通，同时为低电平。当、时，、，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、时，、，故触发器被置1，为高电平，同时TD截止。2.2利用555定时器设计方波的原理电路如图2-2所示：图2-2利用555定时器设计方波电路原理图电路只要一加上电压，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、对其充电，充电时间。压充到阈值电平时，555

7、复位，3脚转呈低电平，此时C通过、555内部的放电管放电，放电时间。则振荡周期为。第3章 单元电路设计及主要元器件参数计算电路加电压。起始时C处电压不发生突变，2引脚呈低电平, 3引脚呈高电平，555定时器置位，电容C通过、充电，充电时间；当C上电压加到达到阈值电压时， 3引脚呈低电平，555定时器复位，C通过、放电，放电时间。所以振荡总周期为，占空比,调节，当滑向最上端时，；当滑向最下端时，。所以，可赋值 ，由于要求方波频率约为1KHz，所以振荡周期T约为1ms即得电容。第4章 电路图及波形图占空比可调的方波产生器仿真设计电路图如下：图4-1占空比可调方波产生器仿真电路原理图从上图可以看出根

8、据占空比公式可以看出调节滑动变阻器改变电阻的值就可以使占空比可调。接通电源后，电容C被充电，2脚电压v上升，当v上升到时，触发器被复位，此时为低电平，电容C通过和T放电，使v下降。当v下降到时，触发器又被置位，翻转为高电平。当时，得出的仿真波形图如下：图4-2仿真运行波同理,当时，得出的仿真波形图如下图：图4-3仿真运行波形 当时，得出的仿真图如下图： 图4-4仿真运行波形第5章 仿真与调试(1)电路连接好后，检查电路中各个元件接的是否可靠、大小是否合理，尤其是555定时器的连接必须正确。(2)在一切都正常的情况下，给电路提供+12V电源，如果555定时器开始发烫，则应该立即断开电源。(3)通

9、过示波器观察555定时器输出的方波信号。(4)根据555定时器的工作原理操作，调节电位器以改变阈值电压，调节充放电的时间，实现在频率周期不变的情况下，改变占空比。(5)观察方波分别达到占空比为8.3%和91.7%的波形后记录，完成调试、实验后断电。第6章 结论与心得555定时器可与占空比可调的方波产生电路连接构成占空比可调的方波长生器，通过调节的触头来实现调节占空比从8.3%到91.7%的的目的,555定时器能改变阈值电压的值，输出高电平或低电平，就可以产生方波。利用改变电阻的值来控制高低电平的时间就可以调占空比（正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值）。利用半导体二极管的单向导电特性，把电容充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器（滑动变阻器），便可得到占空比可以调节的多谐振荡器。本学期通过做占空比可调的方波发生器，让我对模拟电子技术有了更深的认识。使我对课本上的知识不再纸上谈兵，在实践中将知识灵活应用，在实践中使自己的综合能力有所提高。通过使用仿真 软件让我用一种新的方式对模拟电子技术有了更深，更新的认识。在小学期期间用实际行动去验证课本上的知识。在过程中有过困惑，有过难关，在指导老师的悉心教导下，我度过了那些难关，完成本次小学期的任务。但这不是结束，我应该更加努力的去学习以后的专业知识。将课本上的知识和实际相结