占空比可调的方波发生器
可变占空比方波发生器的设计与应用
摘要方波发生器在我们的学习生活中具有广泛的应用。
在实验室中我们经常将方波作为信号源应用到各种电路中，同样在生活中，一些电子、电气设备的控制模块也需要方波，因此对于方波的产生与控制的研究具有现实意义。
本文研究了可变占空比方波发生器的电路原理及组成结构，利用Multisim仿真工具进行电子电路的设计和仿真分析，并利用最终的设计方案进行简单应用分析。
主要采用模拟电路、数字电路以及数模结合的方式进行设计，其中模拟电路主要是利用迟滞电压比较器，数字电路主要是利用555定时器。
另外对于所设计电路产生方波信号占空比的改变，主要是通过控制电路中电阻R参数来相应进行调节。
最终设计出集成运放电路方波发生器、555定时器方波发生器、555定时器+集成运放方波发生器三种设计方案。
综合比较三种方案的优缺点，最终确定555定时器+集成运放方波发生器最为合适进行应用，并设计出LED灯光控制器、四相激励电机电路调速控制器、断线报警器等应用。
关键词：Multisim，方波发生器，占空比，迟滞电压比较器，555定时器ABSTRACTSquare wave generator has widely used in our study and life. In the lab, we often make square wave as signal source that is applied to various circuits. Meanwhile, some of the electrical and electronic equipment control module also need the square wave signal in our life. So, the research on the engendering and controlling of square wave has practical significance. This paper discusses the circuit’s principle and structure about the square wave generator of variable duty cycle, and the Multisim simulation tools is used to design electronic circuit and analyze simulation experiment result. Besides, the final design is used to make some simple application analysis. The paper mainly adopts artificial circuit, digital circuit and digilogue circuit. Artificial circuits mainly use the hysteresis voltage comparator, and the digital circuit mainly use the 555 timer. In addition, the circuit of design generates a square wave signal whose duty cycle is adjusted by the parameter of resistance R. Finally, I design three kinds of plans which comprise the square wave generator of integrated operational amplifier , the square wave generator of 555 timer and the square wave generator of integrated operational amplifier + 555 timer. Comparing the advantages and disadvantages of three kinds of solutions, I choose a design that is the square wave generator of integrated operational amplifier + 555 timer to make some applications. Finally, I design three applications which comprise LED lights controller, four-phases speed of motor controller and wire break alarm.Key words:Multisim, square wave generator, duty cycle, the hysteresis voltage comparator, 555 timer目录1绪论 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1 课题的背景 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.2 课题研究的现状与意义 ----------------------------------------------------------------------------------- 11.3 课题研究的内容与难点 ----------------------------------------------------------------------------------- 12 Multisim 软件的介绍----------------------------------------------------------------------------------------- 32.1 Multisim简介------------------------------------------------------------------------------------------------- 32.2 Multisim 软件发展----------------------------------------------------------------------------------------- 32.3 Multisim 软件特点----------------------------------------------------------------------------------------- 32.4 Multisim 软件的电路设计应用----------------------------------------------------------------------- 42.5 Multisim 软件的教学应用 ------------------------------------------------------------------------------ 52.6 Multisim 电路仿真步骤---------------------------------------------------------------------------------- 63 电路方案的设计 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 73.1 集成运放电路方波发生器-------------------------------------------------------------------------------- 73.2 555定时器方波发生器 ------------------------------------------------------------------------------------ 93.3 555定时器+集成运放方波发生器 ------------------------------------------------------------------ 124 可变占空比方波发生器的仿真设计---------------------------------------------------------------- 144.1 集成运放电路方波发生器的仿真设计------------------------------------------------------------ 144.2 555定时器方波发生器的仿真设计 ---------------------------------------------------------------- 174.3 555定时器+集成运放方波发生器的仿真设计 ------------------------------------------------ 195 可变占空比方波发生器的应用 ------------------------------------------------------------------------ 235.1 应用一：LED灯光控制器------------------------------------------------------------------------------- 235.2 应用二：四相激励电机电路调速控制器 -------------------------------------------------------- 235.3 应用三：断线报警器------------------------------------------------------------------------------------- 266 结论 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 28 致谢 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 291绪论1.1 课题的背景方波作为一种信号源，在我们的日常生活中经常用到。
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。
占空比可调方波发生器
东北石油大学课程设计课程单片机课程设计题目占空比可调的方波发生器院系电气信息工程学院测控系专业班级测控学生姓名学生学号指导教师2012年3 月19日东北石油大学课程设计任务书课程单片机课程设计题目占空比可调的方波发生器专业测控技术与仪器姓名学号一、任务使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。
二、设计要求[1] 根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目。
[2] 设计系统实现方案。
[3] 频率可调，用一个变阻器来调整波形的频率，频率调节范围为20Hz~2000Hz[3] 写出详细的设计报告。
[4] 给出全部电路和源程序三、参考资料[1]何立民.MCS51单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003.[2]徐君毅.单片微型机原理与应用[M].上海：上海科技出版社,1995[3]公茂法.单片机人机接口实例集[M].北京：航空航天大学出版社,1998.[4]沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现[M].北京：电子工业出版社,2005.[5] 李广弟，朱月秀等.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社,2003.完成期限2012.3.19至2012.3.30指导教师专业负责人2012年3月19 日目录第1章绪论 (3)1.1 设计内容 (3)1.2 设计基本要求 (3)第2章总体方案论证与设计 (3)2.1 方案论述 (4)2.2 方波发生器的硬件组成框图 (4)第3章系统硬件设计 (5)3.1 最小单片机系统 (5)3.2 小键盘接口电路 (6)3.3 LED显示电路 (6)第4章系统的软件设计 (8)4.1 主程序 (8)4.2 系统初始化子程序 (8)4.3 显示子程序 (8)4.4 键盘扫描程序 (9)4.4 定时中断子程序 (11)第5章系统调试与测试结果分析 (12)5.1 硬件调试 (12)5.2 软件调试 (12)结论 (13)参考文献 (14)附录1 程序 (15)附录2 仿真效果图 (18)第1章绪论单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。
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。
占空比可调的方波函数发生器
西北民族大学电气工程学院课程设计说明书（2011/2012学年第二学期）课程名称：模电课程设计题目：正弦波发生器设计专业班级：10级自动化一班学生姓名：杨香林学号：P101813404指导教师：刘明华设计成绩：二〇一二年六月二十三日目录1.课程设计的目的2.课程设计内容2.1总体概述2.11 设计任务2.12 设计要求2.2系统方案分析2.3系统设计及仿真2.4硬件设计3.课程设计总结4.参考文献1、课程设计目的1．掌握电子系统的一般设计方法。
2．理解迟滞比较器的设计原理，掌握方波函数发生器的设计原理。
3．理解555定时器的工作原理，掌握多谐振荡器的设计原理。
4．熟练运用multisim仿真软件设计和仿真电路。
5．提高综合应用所学知识来指导实践的能力。
2、课程设计总文2.1总体概述2.11 设计任务使用集成运算放大器、稳压二极管、二极管、电阻等器件设计方波函数发生器。
2.12 设计要求1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；2、设计系统实现方案；3、要求占空比可调；输出电压：8V<|Vo|<15V；周期：2ms<T<10ms；4、通过multisim仿真软件进行仿真；5、记录仿真结果、修改并完善设计；6、编写课程设计报告和总结。
2.2系统方案分析迟滞比较器，是将集成运放比较器的输出电压通过反馈网络加到同相端，形成正反馈，如图2.21（a ）所示，待比较电压I 加在反相输入端。
在理想情况下，它的比较特性如图2.11（b ）所示。
由图可见，它有两个门限电压，分别称为上门限电压OHU 和下门限电压OLU ，两者的差值称为门限宽度。
图2.2(a ）图2.2（b ）设比较器输出高电平OHU ，则OH U 和refU 共同加到同相输入端的合成电压为ref2112121U R R R U R R R U OH +++=+当I ν由小增大地通过1+U 时，输出电压由OH U 下跃到OL U 。
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。
定时器构成的占空比可调的方波发生器实验报告
定时器构成的占空比可调的方波发生器实验报告实验目的：1.理解定时器在电子电路中的作用及原理；2.学会使用定时器构成占空比可调的方波发生器；3.掌握调节占空比的方法和技巧；4.通过实验验证定时器构成的方波发生器的实际性能。
实验器材：1.集成定时器IC（比如NE555或CD4011等）；2.陶瓷电容；3.电阻；4.二极管；5.频率计；6.示波器；7.万用表；8.电源供电器；9.连接线等。
实验原理：定时器是一种特殊的集成电路，可以实现各类定时和脉冲调制功能。
定时器通常由电阻、电容和比较器组成，根据输入的控制信号及内部连接方式形成多种功能的输出。
占空比可以用来描述方波的高电平和低电平之间的时间比例关系。
占空比可通过改变定时器的输入电流、电压、电阻和电容等参数来实现。
实验步骤：1.接线部分：根据电路图连接电路。
2.搭建电路：根据电路原理图，将定时器IC、陶瓷电容、电阻、二极管等元件按正确的极性和参数连接在一起。
3.调节电容和电阻：根据需要调整电容的值和电阻的值，以改变方波的频率和占空比。
4.接通电源：将电源连接到电路上，调节电源电压为正常工作电压。
5.测量频率：将频率计连接到方波输出端口，使用频率计测量方波的频率。
6.调节占空比：通过调节电容的值和电阻的值，控制方波的高电平和低电平时间，从而改变占空比。
7.测量输出电压：使用示波器测量方波的高电平和低电平的幅值，记录测量结果。
8.结果分析：根据测量结果，分析电路的性能，并与理论值进行对比。
实验结果及分析：通过实验测得的数据，我们可以绘制出频率和占空比的关系图。
在理论值的基础上，分析实际测量值与理论值之间的偏差。
可能出现的误差及原因有：1.元件参数的偏差：电阻和电容的参数可能存在一定的偏差，导致实际测量值与理论值不完全一致。
2.电源电压的稳定性：电源电压的稳定性对方波的频率和占空比有一定的影响。
3.仪器测量误差：使用的频率计和示波器等测量设备本身可能存在一定的误差。
占空比可调的方波发生器
（4）利用迟滞比较器构成方波发生器
如下图所示，图中R和C为定时元件。比较器的两个门限电压分别为 = , = .假设t=0时， = ，且C上起始电压为零，这时， 通过R向C充电，C上电压按指数规律上升，直到其值等于 时， 由 下跃到 。C将通过R放电。C上电压按指数规律下降，直到其值等于 时， 由 上跃到 。之后C又充电，如此重复，得到下图所示方波。可以证明，振荡周期为T=2RCln(1+ ).
三、实验设计总结或结论
作为整个学习体系的有机组成部分，此次课程设计虽然只安排短短一周时间，但并不具有绝对独立的意义。它的意义很广泛可是对于我们而言，其中最重要的一个功能，在于运用学习成果，检验学习成果，看一看课堂学习与实际动手到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。
图（12） 迟滞比较器构成方波发生器
2.5制作调试过程
2.5.1电路板焊接
（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。
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目录
一、课程设计目的 (2)
二、课程设计正文 (2)
2.1总体论述 (2)
2.2方案选型 (2)
2.2.1总体方案 (2)
2.2.2各单元电路方案及集成电路 (2)
2.3电路原理图 (4)
2.4运行详细描述 (8)
2.5制作调试过程 (9)
2.6器件清单 (14)
三、实验设计总结或结论 (15)
四、参考文献 (15)
一、课程设计目的
1、掌握电子系统的一般设计方法。
2、理解占空比可调的方波发生器的设计原理，掌握占空比的设计原理和计算。
3、提高综合应用所学只是来指导实践的能力。
二、课程设计正文
2.1总体论述
2.1.1设计任务
1、根据技术要求和现有开发环境，分析课设题目；
2、设计系统实现方案；
3、设计绘制电路原理图并选择元器件；
4、焊接电路、调试；
5、记录结果、修改并完善设计；
6、编写课程设计报告。
2.1.2、技术要求
（1）设计要求：设计一方波产生电路。
输出要求：占空比可调；输出方波电压值：8v<|V0|<15v;振荡周期：2ms<T<10ms。
（2）设计方法：使用集成运算放大器555定时器、稳压二极管、二极管、电阻等器件。
2.2方案选型
2.2.1总体方案
图（1）总体方案
2.2.2各单元电路方案及集成电路
方案一
图（2）555定时器内部结构
图（3）555定时器的输出波形
接通V CC后瞬间，V CC通过R 对C充电，当u c上升到2V CC/3时，将触发器置0，u o＝0，放电管T导通，C通过T放电，电路进入稳态。
u I到来时，因为u I＜V CC/3，使u O又由0变为1，电路进入暂稳态。
放电管T截止，V CC 经R对C充电。
直到u C上升到2V CC/3时，u O＝0，T导通，C放电，电路恢复到稳定状态。