实验6、矩形波发生器占空比可调
- 一、实验要求
- 二、设计任务及要求
- 三、设计实验报告要求
- 一、实验要求
- 查阅资料，确定方案
- 用 进行验证，并
- 电路基于由集成操作放大器组成
- 要求电路，
元器件清单
| 原件序号 | 型号 | 主要参数 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| U1 | uA741 | 电源±12~18V | 1 | 实验箱提供-12V、 12V电源 |
| R1 | 电位器 | 10K | 1 | 可以1.7k电阻代替 |
| R2 | 电位器 | 1K | 1 | 可用700R电阻代替 |
| R5 | 电位器 | 100K | 1 | |
| R3 | 电阻 | 2K | 1 | |
| R4 | 电阻 | 4K | 1 | |
| C1 | 电容 | 0.1uF | 1 | |
| VDC | 电源 | -12V、 12V | 2 | |
| D1、D2 | D1N4148 | 整流二极管 | 2 | 对二极管型号无要求 |
uA741引脚图
设计思路
利用RC振荡电路和选频网络产生频率可调的正弦信号，然后通过电压比较器将正弦信号转换为同频方波信号。 最后，接入调幅网络，产生振幅和频率可调的方波 电路
电路图分析
由于矩形波电压只有两种状态，无论是高电平还是低电平，电压比较器是其重要组成部分；由于振荡， 要求输出的两种状态自动相互交换，因此必须在电路中引入反馈；由于输出状态应在一定时间间隔内交替变化，即 产生周期性变化，因此输出电路中应有延迟环节，以确定每个状态的维护时间。如图所示，矩形波发生电路由反相输送 滞回比较器和RC电路组成。RC回路不仅是一个延迟链接，也是一个反馈网络RC自动充放电输出状态 转换。 通过分析，为了改变输出电压的比例，必须使电容器正向充电和反向充电的时间常数不同，即两个电路的参数 不同。利用二极管的单向导电性，可以引导电流通过不同的通路，如图所示
反馈系数
± U = ± R R R U z \pm U = \pm \frac{R}{R R}U_z ±U=±R+RRUz
频率计算公式
T = 2 ( R 3 + R w ) C 1 l n ( 1 + 2 R 2 R 4 ) T = 2(R_3+R_w)C_1ln(1 + \frac{2R_2}{R_4}) T=2(R3+Rw)C1ln(1+R42R2) T = ( 4 + 100 ) ∗ 0.1 ∗ l n ( 1 + 2 4 ) = 4.22 m s T = (4+100)∗0. 1∗ln(1 + \frac{2}{4}) =4. 2 2 m s T=(4+100)∗0.1∗ln(1+42)=4.22ms F = 1 T = 237 H z F = \frac{1}{T} =237Hz F=T1=237Hz
占空比计算公式
q = t w T = R w ′ + r D 1 + R 1 R w + r D 1 + r D 2 + 2 R 1 q = \frac{t_w}{T} = \frac{R_w' + r_{D1} + R_1}{R_w + r_{D1} + r_{D2} + 2R_1} q=Ttw=Rw+rD1+rD2+2R1Rw′+rD1+R1
通过调节R'_w、R_1,改变占空比
R 3 2 R 3 + R w < σ < R 3 + R w 2 R 3 + R w \frac{R_3}{2R_3 + R_w} <\sigma <\frac{R_3+R_w}{2R_3 + R_w} 2R3+RwR3<σ<2R3+RwR3+Rw q m i n = 0 + 2 100 + 2 ∗ 2 = 0.019 q_{min} = \frac{0+2}{100+2*2}=0.019 qmin=100+2∗20+2=0.019 q m a x = 100 + 2 100 + 2 ∗ 2 = 0.981 q_{max} = \frac{100+2}{100+2*2}=0.981 qmax=100+2∗2100+2=0.981
1.9% - 98.1%
波形
2}{100+22}=0.019 q_{max} = \frac{100+2}{100+22}=0.981$$
1.9% - 98.1%