占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析
占空比可调方波发生器电路及其原理分析
占空比可调方波发生器电路及其原理分析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。
设计一个占空比可调的方波发生器；其占空比调节范围为：minD=%3.8；maxD=%7.91。
方波频率约为1KHz。
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以下图为555集成电路内部结构框图：其中由三个5KΩ的电阻1R、2R和3R组成分压器，为两个比较器C1和C2提供参考电压，当控制端MV悬空时（为避免干扰MV端与地之间接一0.01μF左右的电容），3/2CCAVV=，3/CCBVV=，当控制端加电压时MAVV=，2/MBVV=。
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。
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方波振荡电路是一种常见的信号发生器，其主要原理是利用RC（电容电阻）网络来产生周期性的方波信号。
在方波振荡电路中，通过不断充放电的过程，可以产生具有可调节占空比的方波信号。
本文将介绍方波振荡电路的工作原理，并通过案例分析来进一步说明其应用。
一、方波振荡电路的工作原理方波振荡电路通常由信号源、比较器和反馈网络组成。
信号源产生一个周期性的信号输入到比较器中，比较器将信号与一个特定的阈值进行比较，然后输出一个相应的方波信号。
反馈网络通过将一部分输出信号反馈到输入端来实现自激振荡。
在方波振荡电路中，一个常见的结构是基于RC多谐振荡器。
在这种电路中，RC网络实现了信号的充放电过程，从而产生周期性的方波波形。
通过调节RC的参数（如电容和电阻的数值），可以实现方波信号的占空比调节。
当RC网络的时间常数足够短时，振荡频率可以达到几十千赫兹以上。
二、方波振荡电路的案例分析为了更好地理解方波振荡电路的工作原理，我们可以通过一个具体的案例来进行分析。
假设我们需要设计一个可调节占空比的方波振荡器，其频率为1kHz，占空比可在20%至80%之间调节。
首先，我们可以选择合适的电容和电阻数值来构建RC振荡网络。
通过计算公式得知，当频率为1kHz时，RC的时间常数应为1ms。
因此，我们可以选择一个1000pF的电容和一个1kΩ的电阻来构建RC网络。
接下来，我们需要设计一个比较器电路来实现方波信号的输出。
可以选择一个双稳态触发器作为比较器，并通过一个可调节的电位器来调节阈值电压，从而实现占空比的调节。
最后，将反馈网络连接到输出端，实现自激振荡。
通过对反馈电阻和电容进行调节，可以实现振荡频率和占空比的微调。
通过上述步骤，我们可以设计一个可调节占空比的方波振荡器，用于实现特定频率和波形要求的信号发生。
这种方波振荡器在许多领域都有广泛的应用，如通信、测试仪器、音频处理等。
总之，方波振荡电路是一种常见的信号发生器，通过RC网络和比较器来实现周期性的方波输出。
555定时器构成的占空比可调的方波发生器----实验报告
555定时器构成的占空比可调的方波发生器----实验报告电子技术课程设计说明书题目：系部：专业：班级：学生姓名: 学号:指导教师:年月日目录1 设计内容： (1)1.1 给出集成电路芯片的主要技术参数,熟悉555 IC芯片各引脚的功能,并逐个说明. (1)1.2 简要说明电路的工作原理及本电路能达到的实用功能.. (1)1.3 完成下列参数要求的电路设计。
（其中，实验室提供1000Hz的频率信号）.. 12.1 设计电路原理图； (1)2.2 在实验室提供的设备上安装电路并模拟运行； (1)2.3 撰写实验报告。
(1)3 实验目的： (1)3.1 熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。
(1)3.2 掌握555型集成时基电路的基本应用。
(1)3.3 掌握由555集成时基电路组成的占空比可调的方波信号发生器。
(1)4 实验器材： (1)5 实验原理： (2)5.1 555电路的工作原理 (2)5.1.1 555芯片引脚介绍 (2)5.1.2 上述CB555定时器的工作原理可列表说明： (4)5.1.3 占空比可调的方波信号发生器 (4)6 实验内容及实验数据 (6)6.1 设计内容及任务 (6)6.2 实验数据 (6)6.2.1 100HZ仿真电路图 (6)100HZ 仿真电路结果 (7)6.2.2 1000HZ仿真电路图 (9)1000HZ 仿真电路结果 (10)7 结论： (11)8 参考文献 (11)1 设计内容：1.1 给出集成电路芯片的主要技术参数,熟悉555 IC芯片各引脚的功能,并逐个说明.1.2 简要说明电路的工作原理及本电路能达到的实用功能..1.3 完成下列参数要求的电路设计。
（其中，实验室提供1000Hz的频率信号）A.当方波输出频率f=100HZ时，占空比D=50%、D<50%、D>50%时的输出波形；B.当方波输出频率f=1KHZ时，占空比D=50%、D<50%、D>50%时的输出波形；2 任务如下：2.1 设计电路原理图；2.2 在实验室提供的设备上安装电路并模拟运行；2.3 撰写实验报告。
方波振荡占空比可调电路分析
方波振荡占空比可调电路分析通过上述电路调试，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。
电容上电压U C 和电路输出电压U O 波形如图所示。
矩形波的宽度T k 与周期T 之比称为占空比，因此U O 是占空比为1/2的矩形波。
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。
可调占空比的方波发生电路
可调占空比的方波发生电路
可调占空比的方波发生电路是指可以实现方波输出信号的占空比（即高电平与低电平时间的比值）可调的电路。
这种电路在通信、控制、测量等领域有广泛的应用。
以下是一种常见的可调占空比的方波发生电路：
该电路主要由555定时器、电阻R1、R2、电容C1和可调电阻R3组成。
555定时器具有双稳态特性，可以产生稳定的矩形脉冲信号。
当555定时器的输出信号为高电平时（Uo=1），R1上的电压会通过C1进行充电，当电压达到2.5V时，555定时器输出信号跳变为低电平（Uo=0）。
此时，R2上的电压通过C1进行放电。
当555定时器的输出信号为低电平时，可调电阻R3的阻值会影响电路的充放电时间常数，从而改变输出信号的占空比。
通过调整R3的阻值，可以实现占空比的可调。
此外，还可以通过改变R1、R2、C1的值来调整电路的频率和输出信号的幅值。
总之，该电路利用555定时器的双稳态特性实现占空比可调的方
波输出，通过调整可调电阻R3的值，可以实现占空比的可调。
方波振荡电路原理
方波振荡电路原理1. 什么是方波振荡电路方波振荡电路是一种能够产生方波信号的电路。
方波信号是一种具有固定频率和占空比的特殊波形信号。
在方波信号中，信号的幅值在不同的时间段内保持不变，然后突变到另一个幅值。
方波振荡电路由信号源、集成电路、电容、电感等元件组成，通过这些元件之间的相互作用，产生周期性的方波输出。
2. 方波振荡电路的工作原理方波振荡电路的工作原理涉及到元件的充放电过程以及正反馈的作用。
下面是一个典型的方波振荡电路示意图：+-----------+| || 信号源 || |+-----+-----+|| +-----++----->---|集成电路|| +-----+|||+-+-+| || 电容|| |+-+-+|||+-+-+| || 电感|| |+-+-+当电路开始工作时，信号源会提供一个初始电压供电路使用。
集成电路负责产生方波信号，将信号送入电容和电感中。
开始时，电容和电感中都没有电荷，电容会通过集成电路的输出获得电荷，而电感会尽量保持电流不变。
当电容充满电荷时，集成电路会将输出信号反转，电容开始放电，此时电感中的电流保持不变。
当电容放电完毕时，集成电路再次反转输出，电容重新充电，电感中的电流保持不变。
如此循环往复，电容和电感中的充放电过程形成了周期性的方波信号。
3. 方波振荡电路的设计参数方波振荡电路的设计中需要考虑以下几个参数：•频率：方波信号的频率是由信号源和电容电感决定的，可以通过调整这些元件的参数来控制方波的频率。
•占空比：方波信号的占空比是指方波信号中高电平和低电平的时间比例，可以通过调整信号源的输入来控制占空比。
•幅值：方波信号的幅值可以通过调整电路中的元件参数来控制，比如改变电容的电压和电感的电流。
4. 方波振荡电路的应用方波振荡电路在电子工程领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：•时钟信号源：方波信号可以用作计算机等电子设备的时钟信号源，用于同步电路中各个模块的操作。
占空比可调的方波数字信号源电路设计
机 械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING&AUTOMATION No1 Feb.第1期（总第224期）2021年2月文章编号=1672-6413（2021）01-0151-02占空比可调的方波数字信号源电路设计櫜吕栋腾（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安710300）摘要：电子设计自动化（EDA）是集成电路（IC）技术领域的一种重要设计手段。
以Altera公司的MAX 7000系列CPLD为载体设计方波数字信号源电路，选用当前主流的EDA软件MAX+PLUS II作为技术开发平台，采用VHDL作为硬件描述语言，通过芯片下载测试和波形仿真，实现了方波数字电路的功能，为方波数字电路的设计提供了一种新的实现方法。
关键词：MAX+PLUSII；CPLD；方波电路；占空比；VHDL中图分类号：TP273文献标识码：A0引言在自动控制系统中，方波信号的应用非常广泛，通常可作为一种标准信号在电子电路、测试仪器中进行性能试验或者物理量检测［］。
方波由基频加奇次谐波组成，奇次谐波的丰富程度和谐波之间的相位关系会影响方波的产生。
方波的占空比简单来讲是指电路被接通的时间占整个工作周期的百分比，它可以是0〜100%之间的任意值。
通过控制方波的占空比，配合高精度的传感器，可实现复杂控制系统的闭环控制。
本次设计以MAX+PLUS II作为开发平台，采用VHDL 语言编程，CPLD为主要载体来实现占空比可调的功能测试。
1方波电路的设计方法本次设计的电路系统是一个高电平和低电平分别可以调整的数字信号源电路，用于控制3000V高压电源对电容的充放电，输出频率为0.3Hz〜3Hz,输出电平要和TTL电平兼容。
方波电路常见的设计方法有模拟电路、单片机和专用逻辑电路ASIC三种方法。
模拟电路的方法通过压控振荡电路得到不同频率的方波，但其抗干扰能力差，难以通过上位机控制。
单片机可以得到稳定度高的脉冲，但如果脉冲周期不是时钟信号的整数倍时，需要重新编写程序。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 0
U N
U P U z
U c
R 3
R 2
R 1
R
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。
电容上电压U C 和电路输出电压U O 波形如图所示。
矩形波的宽度T k 与周期T 之比称为占空比，因此U O 是占空比为1/2的矩形波。
利用一阶RC 电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期。
3122(12/)T R C R R =+
振荡频率为： 1/f T =
调整电压比较器的电路参数R 1，R 2和U Z 可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R 1，R 2，R 3和电容C 的数值可以改变电路的振荡频率。
四、占空比可调电路
占空比的改变方法:使电容的反向和正向充电时间常数不同。
利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图2-5所示，电容上电压和输出波形的如图
6.19
Z
U ±O
图
5.14占空比可调电路
电路工作原理：当U O =+U Z 时，通过RW1，D1，和R3对电容C 正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数为：
113()W R R C
τ=+
当U O =-U Z 时，通过RW2，D2和R3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
223()W R R C τ=+
利用一阶RC 电路的三要素法可以解出
1
112
2ln(1)R T R τ≈+
1
222
2ln(1)R T R τ≈+
1
1232
2(2)ln(1)W R T T T R R C R =+≈++
从上式改变电位器的滑动端可改变占空比，但不能改变周期。