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占空比可调的方波发生器

'占空比可调的方波发生器'
目录 一、课程设计目的 2二、课程设计正文 22.1总体论述 22.2方案选型 22.2.1总体方案 22.2.2各单元电路方案及集成电路 22.3电路原理图 42.4运行详细描述 82.5制作调试过程 92.6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总体方案直流电源 电压控制 555 置 位 555充 电 555复位 555放 电图(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VCC后瞬间,VCC通过R 对C充电,当uc上升到2VCC/3时,将触发器置0,uo=0,放电管T导通,C通过T放电,电路进入稳态。uI到来时,因为uI<VCC/3,使uO又由0变为1,电路进入暂稳态。放电管T截止,VCC经R对C充电。直到uC上升到2VCC/3时,uO=0,T导通,C放电,电路恢复到稳定状态。 综合上述分析,可得555定时器功能表如表(1):输入输出阈值输入(V11)触发输入(V12)复位(Rd)输出(Vo)放电管TXX00导通<2/3Vcc<1/3Vcc11截止>2/3Vcc>1/3Vcc10导通<2/3Vcc>1/3Vcc1不变不变表(1)2.3电路原理图图(3) 555定时器实现占空比可调的方波发生器电路图(4) 555定时器占空比可调的方波电路实物图方案二图(5)总体方案(2)本方案采用电压比较器作为基础元件构成电路,完成占空比可调的方波函数发生器电路。 当集成运放用作比较器时,它不施加负反馈,而是开环工作。因此,不需要为保证闭环工作稳定而施加相位补偿电路。这种集成器件可以与各种数字电路要求的逻辑电平相匹配,一般具有迟滞特性和锁定功能。当电压比较器处于锁定状态时,输出电平保持不变,与输入电压大小无关。图(6) 电压比较器选择电压比较器构成的迟滞比较器构成方波函数发生器的电路,输出无失真的脉冲波形。图(7)迟滞比较器电路图(8) 迟滞比较器产生方波的电路图中,占空比是恒定不变的,不符合占空比可调的设计要求,所以,要对图8进行改进,获得占空比可调的电路。采用图(9)电路进行设计,可以满足占空比可调的方波函数发生器要求。图(9) 迟滞比较器实现占空比可调的方波电路图(10)迟滞比较器实现占空比可调的方波电路实物图2.4 运行详细描述(1)电路组成及其引脚如图(7)图(11)555定时器内部结构及引脚图 (2)555的工作原理它含有两个电压比较器,一个基本RS触发器,一个放电开关T,比较器的参考电压由三只5KΩ的电阻器构成分压,它们分别使高电平比较器C1同相比较端和低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为和。C1和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过时,触发器复位,555的输出端3脚输出低电平,同时放电,开关管导通;当输入信号自2脚输入并低于时,触发器置位,555的(3)脚输出高电平,同时放电,开关管截止。 是复位端,当其为0时,555输出低电平。平时该端开路或接。 Vco是控制电压端(5脚),平时输出作为比较器A1的参考电平,当5脚外接一个输入电压,即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制,在不接外加电压时,通常接一个0.01的电容器到地,起滤波作用,以消除外来的干扰,以确保参考电平的稳定。 T为放电管,当T导通时,将给接于脚7的电容器提供低阻放电电路.电压比较器的作用是对两个输入电压进行比较,并根据比较结果输出高、低两个电平的电压,以满足后面连接的数字电路对1和0两个逻辑电平的要求。如图所示,为待比较的输入信号电压,为输入参考电压。是比较的门限电压。若集成运放是理想的,则当通过时,输出电压发生突变,即:由大减小通过时,由低电平值上跃到高电平值,而由小增大通过时,则由下跃到,相应的比较特性如图所示。其中,和事集成运放输出的两个极限电压。(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+).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。 2.5.2电路调试(1)555定时器实现占空比可调方波电路调试 如电路原理图所示,电路只要一加上直流电压VDD,振荡器便起振。刚通电时,由于C上的电压不能突变,即2脚点位的起始电平为地电位,使555置位,3脚呈高电平。C通过RA、D1对其充电,充电时间T充 =0.693RaC。电压充到阈值电平2/3VDD时,555复位,3脚转呈低电平,此时C通过D1、RB、555内部的放电管放电,放电时间T放=0.693RbC 设占空比为D,则 D=Ra/(Ra+Rb)=Ra/RpRP1:当其中心头滑向最上端时,Dmin=0/Rp=0
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