占空比可調方波發生器電路及其原理分析

　　在電氣專業及日常生活中，常常會用到方波信號。有很多方法可以實現方波的產生，為方便以后實驗和生活中遇到產生方波的情況，需要設計出通過改變參數以實現占空比可調的方波產生器。利用到模擬電子技術和數字電子技術的相關知識，如波形發生器原理、555定時器原理以及更多的擴展。將理論運用于實踐，設計出切實可行的電路來，并用Multisim仿真軟件進行電路的模擬運行。這就要求我們也必須熟練地掌握Multisim的運用，用它來仿真出各種電路。

　　設計一個占空比可調的方波發生器；其占空比調節范圍為：minD=%3.8；maxD=%7.91。方波頻率約為1KHz。

　　分析用555定時器設計的方案：

　　555定時器是一種多用途的單片中規模集成電路。該電路使用靈活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以構成單穩、多諧和施密特觸發器。因而在波形的產生與變換、測量與控制、家用電器和電子玩具等許多領域中都得到了廣泛的應用。目前生產的定時器有雙極型和CMOS兩種類型，其型號分別有NE555（或5G555）和C7555等多種。通常，雙極型產品型號最后的三位數碼都是555，CMOS產品型號的最后四位數碼都是7555，它們的結構、工作原理以及外部引腳排列基本相同。一般雙極型定時器具有較大的驅動能力，而CMOS定時電路具有低功耗、輸入阻抗高等優點。555定時器工作的電源電壓很寬，并可承受較大的負載電流。雙極型定時器電源電壓范圍為5～16V，最大負載電流可達200mA；CMOS定時器電源電壓變化范圍為3～18V，最大負載電流在4mA以下

　　圖為555集成電路內部結構框圖：

　　其中由三個5KΩ的電阻1R、2R和3R組成分壓器，為兩個比較器C1和C2提供參考電壓，當控制端MV懸空時（為避免干擾MV端與地之間接一0.01μF左右的電容），3/2CCAVV?，3/CCBVV?，當控制端加電壓時MAVV?，2/MBVV?。

　　放電管TD的輸出端Q‘為集電極開路輸出，其集電極最大電流可達50mA，因此具有較大的帶灌電流負載的能力。555集成電路的輸出級為推拉式結構。

　　DR是置零輸入端，若復位端DR加低電平或接地，不管其他輸入狀態如何，均可使它的輸出OV為“０”電平。正常工作時必須使DR處于高電平。

　　555定時器的功能主要是由兩個比較器1C和2C的工作狀況決定的。由圖1可知，當AVV?6、BVV?2時，比較器1C的輸出01?CV、比較器2C的輸出12?CV，基本RS觸發器被置0，TD導通，同時OV為低電平。

　　當AVV?6、BVV?2時，11?CV、12?CV，觸發器的狀態保持不變，因而TD和輸出的狀態也維持不變。

　　當AVV?6、BVV?2時，11?CV、02?CV，故觸發器被置1，OV為高電平，同時TD截止。

　　占空比可調的方波信號發生器

　?。?strong>1） 占空比可調的方波信號發生器電路圖

　　電路只要一加上電壓DDV，振蕩器便起振。剛通電時，由于C上的電壓不能突變，即2腳電位的起始電平為低電位，使555置位，3腳呈高電平。C通過AR、1D對其充電，充電時間CRtA7.0?充。壓充到閾值電平DDV3/2時，555復位，3腳轉呈低電平，此時C通過1D、BR、555內部的放電管放電，放電時間CRtB7.0?放。則振蕩周期為放充t=t充+t放

　　1.單穩態電路如圖所示，

? ? ? ? ?設置信號發生器的輸出信號頻率為100赫茲，幅度為5伏，方波；記錄輸出結果并進行理論分析。

　　輸出波形如下：

　　由555的內部結構可以知道，當TR輸入為低電平時，Vo輸出高電平，當TR為回到高電平時，Vo輸出低電平，由此原理產生方波。

　　實驗電路產生的波形如上，由圖可知，當輸入信號為低電平時，輸出信號變為高電平，輸入信號回到高電平時，輸出信號回到低電平，實驗結果與555工作原理應該得到的結果一致。

　　2 試利用555定時器接成方波發生器

　　產生的波形如圖：

　　3 利用555定時器設計占空比可調的方波發生器。

　　調節滑動變阻器，改變放電端接入的電阻大小，可改變放電時間，故能實現占空比可調的方波發生器

　　555定時器可與占空比可調的方波產生電路連接構成占空比可調的方波長生器，通過調節3R的觸頭來實現調節占空比從8.3%到91.7%的的目的，555定時器能改變閾值電壓的值，輸出高電平或低電平，就可以產生方波。利用改變電阻的值來控制高低電平的時間就可以調占空比（正脈沖的持續時間與脈沖總周期的比值）。利用半導體二極管的單向導電特性，把電容充電和放電回路隔離開來，再加上一個電位器（滑動變阻器），便可得到占空比可以調節的多諧振蕩器。