实验六、占空比可调的矩形波发生器
- 一、实验要求
- 二、设计任务与要求
- 三、设计实验报告要求
- 一、实验要求
- 查阅资料，确定方案
- 用 Multisim 进行验证，并打印电路、输出波形、元器件参数表
- 电路基于uA741集成运算放大器构成
- 要求电路震荡频率为300Hz，输出电压峰峰值为14v
- 二、设计任务与要求
设计一个占空比可调的矩形波震荡电路
- 根据ELA-II型电路实验仪器所提供的元器件设计电路
- 预习报告中应包括元器件的有关资料，参数计算及电路的详细工作原理
- 自拟实验步骤，进行测试，将理论值与实测值进行比较
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震荡电路及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波信号转换成同频的方波信号。
最后接入调幅网络，产生幅度、频率可调的方波
电路
电路图分析
因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就
要求输出的两种状态自动地相互装换，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
产生周期性变化，所以输出电路中要有延时环节来确定每种状态维持的时间。图所示矩形波发生电路，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。
通过分析可知，想改变输出电压的占空比，就必须使电容正向充电和反向充电的时间常数不同，即两个回路的参数
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，占空比可调电路如图所示
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
范围
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
可调范围： 1.9% - 98.1%文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-510737.html
波形
2}{100+22}=0.019 q_{max} = \frac{100+2}{100+22}=0.981$$
可调范围： 1.9% - 98.1%
波形
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-510737.html
2021-6-7
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