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 (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<|V 0|<15v;振荡周期：2ms

（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

直

流电源

电压控制

555

置

位

555充 电

555 复 位

555 放 电

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。

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T X X 0 0 导通<2/3Vcc <1/3Vcc 1 1 截止

>2/3Vcc >1/3Vcc 1 0 导通

<2/3Vcc >1/3Vcc 1 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

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Vcc 3

2

和Vcc 31。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Vcc 3

2

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Vcc 3

1

时，触发器置位，555的

(3)脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

D R 是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接Vcc 。

Vco 是控制电压端（5脚），平时输出Vcc 3

2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0.01F μ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，I V 为待比较的输入信号电压，REF V 为输入参考电压。REF V 是比较的门限电压。若集成运放是理想的，则当I V 通过REF V 时，输出电压O V 发生突变，即：I V 由大减小通过REF V 时，O V 由低电平值min O V 上跃到高电平值max O V ，而I V 由小增大通过REF V 时，O V 则由max O V 下跃到min O V ，相应的比较特性如图所示。其中，max O V 和min O V 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

IH V =OH

V 212R R R +,IL V =OL V 2

12

R R R +.假设t=0时，O V =OH V ，且C 上起始电压为零，这

时，OH V 通过R 向C 充电，C 上电压按指数规律上升，直到其值等于IH V 时，O V 由OH V 下跃到OL V 。C 将通过R 放电。C 上电压按指数规律下降，直到其值等于IL V 时，O V 由OL V 上跃到OH V 。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+

1

2

R R 2).

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V DD，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2/3V DD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/Rp

RP1：当其中心头滑向最上端时，Dmin=0/Rp=0

RP1中心头滑向最下端时，Dmax=10K/10K=100%

调试结果如下图：

图（13）555定时器实现占空比可调电路调试结果

（2）迟滞比较器实现占空比可调方波调试

在迟滞比较器构成的方波函数发生器的基础上进行改进，使占空比可调，电路图如上所示。显然为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C的充电和放电时间常数。占空比可调的矩形波电路见上图。C充电时，充电电流经电位器的下半部、二极管D2、R1，输出为高电平段。C放电时，放电电流经R1、二极管D1、电位器的上半部，输出为低电平段

图（14）555定时器实现占空比可调电路波形

。

图（15） 输出方波信号

由原理图得出如上图所示波形。 占空比为：

2

11

1T T τττ+=

,1τ为高电平脉宽，2τ为低电平脉宽。 )C R R (R 1D 2'61++=τ, )C R R R -(R 1D 1'662++=τ， T=(16R 2R +)C ，其中'6R 是电位

器中点到下端电阻,D1R 、D2R 是二极管导通电阻。根据公式)C R R (R 1D 2'61++=τ、

)C R R R -(R 1D 1'662++=τ，T=(16R 2R +)C 可知，高、低电平的脉冲宽度与电容、1R 和

电位器6R 的取值有关。进而由

2

11

1T T τττ+=

可知，改变上述三个参数，将会改变占空比。 迟滞比较器可以构成方波函数发生器，根据设计要求占空比是可调的，则需要添加两个二极管和一个电位器对原始电路进行改进，改进后如原理图所示。.根据修改后的电路，C 充电时，充电电流经电位器的下半部、二极管D2、R1；C 放电时，放电电流经电位器的上半部、R1、二极管D1。根据公式)C R R (R 1D 2'61++=τ、)C R R R -(R 1D 1'662++=τ，T=(16R 2R +)C 可知，高、低电平的脉冲宽度与电容、1R 和电位器6R 的取值有关。进而由

2

11

1T T τττ+=

可知，改变上述三个参数，将会改变占空比，实现原理图功能。 在仿真软件上完成原理图，并开始仿真。电器的工作电压为5V~15V 之间，调整各个元件的参数，直至在示波器上输出不失真的方波波形。满足输出方波不失真的情况，.继续调整各个元件的参数，使输出波形满足输出方波电压值：8V<|o V |<15V ；振荡周期：2ms

完成上述操作后，验证占空比可调及其正确性，根据公式)C R R (R 1D 2'61++=τ、

)C R R R -(R 1D 1'662++=τ，

2

11

1T T τττ+=

，保持1R 、6R 、C 值不变，调节电位器，即改变'6R 的值，进而影响1τ，2τ，达到占空比可调的目的。C 充电时，充电电流经电位器的下半部、二极管D2、R1，输出为高电平段。C 放电时，放电电流经R1、二极管D1、电位器的上半部，输出为低电平段。首先，将电位器向下端滑动，'6R 减小，结果1τ减小，2τ增加，则占空比减小；同理，将电位器向上端滑动，'6R 增大，结果1τ增大，2τ减小，则占空比增大。最后得到的是符合要求的占空比可调的方波函数发生器。

图（16） 迟滞比较器实现占空比可调的方波电路调试结果

图（17）迟滞比较器实现占空比可调的方波电路波形

2.6器件清单

器件名称大小（型号）数目

电阻2k 1

1k 5 滑动变阻器2k 1

10k 1

二极管 4

电容1uF 1

1F 1

极性电容1uF 1

稳压二极管 2

555定时器 1

直流电源5V～15V 1

导线，直流电源5~15V，一个电烙铁，松香，焊锡，排针若干，烙铁架，钳子，排线，镊子一个

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。

通过此次对占空比可调方波函数发生器硬件电路的设计，使我们深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我们不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛，也明白了老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因，他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的实际操作的能力并且提高同学之间合作的能力。

设计中我们觉得验证了政治学中的一个理论，就是整个过程是一个发现问题解决问题的过程，而且旧的问题解决之后，可能接着会出现新的问题。但每当问题出现时，我们认为肯定能解决，因为上届的学姐学哥也做过类似的课程设计，既让他们都能做出来，那么我们也能做出来，也就是说出现的问题一定有解决的办法。不过，设计中走弯路是再所难免的，我也有过花大半天时间才解决一个小问题的时候，但是有的时候甚至是一点头绪都没有。与同组人一起对不了解的知识点激烈讨论的时候也是我们最开心的时候。大家对于知识点都畅所欲言，尽情的讨论。经过这次的课程设计，使同学之间的沟通与对知识的理解都比以前更加深入了解。这对一个学生来说，那或许是更有意义的。

课程设计结束。短短一周，学到的，想到的，远远不止在课堂上能做到的。通过这次课程设计，不仅升华了我们的理论知识，更是加强了我们的实际动手能力。理论结合实际，是永远不变的真理。

三、参考文献

[1] 康华光主编，电子技术基础（数字部分），高等教育出版社；

[2] 康华光主编，电子技术基础（模拟部分），高等教育出版社；

课程设计评语

课程设计成绩指导教师

（签字）年月日

模拟电子技术课程设计产生正弦波,方波,三角波,且占空比可调,频率可调,幅度可调

模拟电子技术课程设计任务书 一、设计题目：波形发生器的设计（二） 方波/三角波/正弦波/锯齿波函数发生器 二、设计目的 1、研究正弦波等振荡电路的振荡条件。 2、学习波形产生、变换电路的应用及设计方法以及主要技术指标的测试方法。 三、设计要求及主要技术指标 设计要求：设计并仿真能产生方波、三角波及正弦波等多种波形信号输出的波形发生器。 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要技术指标 1、正弦波信号源：信号频率范围20Hz～20kHz 连续可调；频率稳定度较高。信号幅度可以 在一定范围内连续可调； 2、各种输出波形幅值均连续可调，方波占空比可调； 3、设计完成后可以利用示波器测量出其输出频率的上限和下限，还可以进一步测出其输出 电压的范围。 四、仿真需要的主要电子元器件 1、运算放大电路 2、滑线变阻器 3、电阻器、电容器等 五、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。 1、对所测结果（如：输出频率的上限和下限，输出电压的范围等）进行全面分析，总结振荡电路的振荡条件、波形稳定等的条件。 2、分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 3、给出完整的电路仿真图。 4、体会与收获。

1．正弦波输出电路 ，方波输出电路

，在正弦波的基础上通过LM339AD比较器稳定输出方波，可通过R15小幅调节占空比，但方波幅值不可调。R15调节范围0/100~~2/100，占空比约为0/100~~50/100之间，通过正弦波发生器中的R13可大幅度调节占空比。

3．三角波和锯齿波发生器 通过LM741CN运放，且由R18和C3组成积分电路，在方波基础上输出三角波，通过调节方波占空比可以产生锯齿波，当方波占空比为50/100时，输出三波。 4．三种波形的综合输出 一．正弦波输出波形

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

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OH U 和下门限 电压 OL U ，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 OH U ，则 OH U 和 ref U 共同加到同相输入端的合成电压为

习题1 绘制典型信号及其频谱图(参考模板)

习题一绘制典型信号及其频谱图 电子工程学院 202班一、单边指数信号 单边指数信号的理论表达式为 对提供的MATLAB程序作了一些说明性的补充，MATLAB程序为

figure(3); plot(w,20*log10(abs(F)));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)| in dB');title(' 幅频特性/dB'); figure(4); plot(w,angle(F)*57.29577951);xlabel('\omega');ylabel('\phi(\omega)/（°） ');title('相频特性'); 调整，将a分别等于1、5、10等值，观察时域波形和频域波形。由于波形 较多，现不失代表性地将a=1和a=5时的各个波形图列表如下进行对比，其 他a值的情况类似可推知。 a15 时 域 图 像

幅频特性 幅频特性/d B 相频特性

分析： 由上表中a=1和a=5的单边指数信号的波形图和频谱图的对比可以发现，当a值增大时，信号的时域波形减小得很快，而其幅频特性的尖峰变宽，相频特性的曲线趋向平缓。 二、矩形脉冲信号 矩形脉冲信号的理论表达式为 MATLAB程序为：

clear all; E=1;%矩形脉冲幅度 width=2;%对应了时域表达式中的tao t=-4:0.01:4; w=-5:0.01:5; f=E*rectpuls(t,width); %MATLAB中的矩形脉冲函数，width即是tao，t为时间 F=E*width*sinc(w.*width/2); figure(1); plot(t,f);xlabel('t');ylabel('f(t)');title('信号时域图像'); figure(2); plot(w,abs(F));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)|');title('幅频特性'); figure(3); plot(w,20*log10(abs(F)));xlabel('\omega');ylabel('|F(\omega)| in dB');title(' 幅频特性/dB'); figure(4); plot(w,angle(F));xlabel('\omega');ylabel('\phi(\omega)');title('相频特性'); 调整，将分别等于1、4等值，观察时域波形和频域波形。由于波形较多，现不失代表性地将a=1和a=4时的各个波形图列表如下进行对比，其他值的情况类似可推知。 14

占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析

占空比可调的方波振荡电路工作原理及案例分析 参考电路图5.12所示，测试电路，计算波形出差频率。 电容 图5.12 方波发生电路(multisim) 通过上述电路调试，发现为方波发生器。 一、电路组成 如图5.13，运算放大器按照滞回比较器电路进行链接，其输出只有两种可能的状态：高电平或低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动的产生相互变换，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，即产生周期性的变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。 电路组成：如图所示为矩形波发生电路，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。电压传输特性如图6.8所示： U 0 U N U P U z U c R 3 R 2 R 1 R 图5.13方波发生电路 二、工作原理 从图5.13可知，设某一时刻输出电压U O =+U Z ，则同相输入端电位U P =+U T 。U O 通过R 对电容C 正向充电。反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐升高，当t 趋近于无穷时，U N 趋于+U z ;

当U N =+U T ，再稍增大，U O 就从+U Z 越变为-U Z ，与此同时U p 从+U T 越变为-U T 。随后，U O 又通过R 对电容C 放电。 反相输入端电位U N 随时间t 增长而逐渐降低，当t 趋近于无穷时，U N 趋于-U Z ；当U N =-U T ，稍减小，U O 就从-U Z ，于此同时，U p 从-U T 跃变为+U T ,电容又开始正向充电。 上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 三、波形分析及主要参数 由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均等于R3C,而且充电的总幅值也相等因而在一个周期内U O =+U Z 的时间与U O =-U Z 的时间相等，U O 对称的方波，所以也称该电路为对称方波发生电路。电容上电压U C 和电路输出电压U O 波形如图所示。矩形波的宽度T k 与周期T 之比称为占空比，因此U O 是占空比为1/2的矩形波。 利用一阶RC 电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期。 3122(12/)T R C R R =+ 振荡频率为： 1/f T = 调整电压比较器的电路参数R 1，R 2和U Z 可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R 1，R 2，R 3和电容C 的数值可以改变电路的振荡频率。 四、占空比可调电路 占空比的改变方法:使电容的反向和正向充电时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图2-5所示，电容上电压和输出波形的如图 6.19 Z U ±O 图 5.14占空比可调电路 电路工作原理：当U O =+U Z 时，通过RW1，D1，和R3对电容C 正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数为：

频率可调的方波信号发生器设计

频率可调的方波信号发生器设计 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz， 频率误差比小于0.5%。要求用增加、减小2 个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2 秒后，给定频率以10 次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机 默认输出频率为5Hz。3.5.1 模块1：系统设计（1）分析任务要求，写出系统整体设计思路任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O 管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每 个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能。系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后 在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序 负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以10Hz/s 递增（递减）。（2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2 个四联共阴极 数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500 欧 姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。

09典型信号的频谱分析

实验九 典型信号的频谱分析 一. 实验目的 1. 在理论学习的基础上，通过本实验熟悉典型信号的频谱特征，并能够从信号频谱中读取 所需的信息。 2. 了解信号频谱分析的基本原理和方法，掌握用频谱分析提取测量信号特征的方法。 二. 实验原理 信号频谱分析是采用傅里叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f)，从而帮助人们从另一个角度来了解信号的特征。 图1、时域分析与频域分析的关系 信号频谱X(f)代表了信号在不同频率分量成分的大小，能够提供比时域信号波形更直观，丰富的信息。时域信号x(t)的傅氏变换为： dt e t x f X ft j ?+∞ ∞--=π2)()( (1) 式中X(f)为信号的频域表示，x(t)为信号的时域表示，f 为频率。 工程上习惯将计算结果用图形方式表示， 以频率f 为横坐标，X(f)的实部)(f a 和虚部 )(f b 为纵坐标画图，称为时频－虚频谱图； 以频率f 为横坐标，X(f)的幅值)(f A 和相位 )(f ?为纵坐标画图，则称为幅值－相位谱； 以f 为横坐标，A(f) 2为纵坐标画图，则称为 功率谱，如图所示。 频谱是构成信号的各频率分量的集合，它 完整地表示了信号的频率结构，即信号由哪些 谐波组成，各谐波分量的幅值大小及初始相 位，揭示了信号的频率信息。 图2、信号的频谱表示方法

三. 实验内容 1. 白噪声信号幅值谱特性 2. 正弦波信号幅值谱特性 3. 方波信号幅值谱特性 4. 三角波信号幅值谱特性 5. 正弦波信号＋白噪声信号幅值谱特性 四. 实验仪器和设备 1. 计算机1台 2. DRVI快速可重组虚拟仪器平台1套 3. 打印机1台 五. 实验步骤 1.运行DRVI主程序，点击DRVI快捷工具条上的"联机注册"图标，选择其中的“DRVI 采集仪主卡检测”或“网络在线注册”进行软件注册。 2.在DRVI软件平台的地址信息栏中输入WEB版实验指导书的地址，在实验目录中选择 “典型信号频谱分析”，建立实验环境。 图5 典型信号的频谱分析实验环境 下面是该实验的装配图和信号流图，图中的线上的数字为连接软件芯片的软件总线数据线号，6017、6018为两个被驱动的信号发生器的名字。 图6 典型信号的频谱分析实验装配图

基于MCS-51单片机的频率可调的方波发生器设计

基于MC51单片机的频率可调的方波信号发生器 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2 个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2 秒后，给定频率以10 次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O 管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式。涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。 问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路： 主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以10Hz/s 递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51 系列单片机At89S51 作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。数码管驱动采用2 个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244 作为数码管的驱动。在74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用。独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 图1 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图 软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1 的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。单片机内部资源分配：定时器T1 用来实现方波的产生和连续按键的计时功能，内部变量的定义： hz_shu:设定的频率数；

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 (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

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

如何利用示波器测试低占空比脉冲信号

高速信号在提升电子设备性能的的同时，也为检定和调试的设计工程师带来了很多问题。在这些问题中，一类典型的例子是偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，如激光脉冲或亚稳定性，低占空比雷达脉冲等等。这些事件很难识别和检定，要求测试设备同时提供高采样率和超强的数据捕获能力。这对示波器性能提出了极高的要求。在过去，要对这些信号的测试不得不在分辨率和捕获长度之间进行取舍：所有示波器的存储长度都是有限的；在示波器中，采样率×采集时间＝采集内存，以使用示波器的所有采集内存为例，采样率越高，则数据采集的时间窗口越小；另一方面，若需要加长采集时间窗口，则需要以降低水平分辨率(降低采样率)为代价。 当前的高性能示波器提供了高采样率和高带宽，因此现在的关键问题是优化示波器捕获的信号质量，其中包括：怎样以足够高的水平分辨率捕获多个事件，以有效地进行分析；怎样只存储和显示必要的数据，优化存储器的使用。 对于这两个关键问题，泰克的高性能示波器采用FastFrame分段存储技术，改善了存储使用效率和数据采集质量，消除了采集时间窗口和水平分辨率不可兼得的矛盾。 本文将分别介绍传统方法和FastFrame分段存储技术测试偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，从而分析FastFrame分段存储技术在实际测试带来好处。 1. 传统测试方法 传统测试低占空比脉冲等间歇性的信号，通常利用数字示波器。为了提高测试精度，通常使用示波器的最高采样率来采集波形数据。通常在高采样率的支持下，可以看到大部分波形细节，见图1。 但是，如果想查看多个连续脉冲，那么必须提高采集的时间窗口。要让多个脉冲落在示波器提供的有限存储器内，很多时候必须通过降低采样率来达到。显而易见地，降低采样率本身会降低水平分辨率，使得时间测试精度大大下降。当然，用户也可以扩展示波器的存储器的长度，在不降低采样率的情况下提高采集时间窗口。但是，这种方法有其局限性。尽管存储技术不断进步，高速采集存储器仍是一种昂贵的资源，而且很难判断多少存储容量才足够。即使拥有被认为很长的存储器长度，但可能仍不能捕获最后的、可能是最关键的事件。 图2是在长记录长度时以高分辨率捕获的多个脉冲。从图2中可以看出，时间窗口扩展了10倍，可以捕获更多的间歇性脉冲。其实现方式：通常是提高采集数据的时间长度，并提高记录长度，同时保持采样率不变。这种采集方法带来了以下这些缺点： 1.更大的采集数据提高了存储器和硬盘的存储要求。 2.更大的采集数据影响着I/O传送速率。 3.更高的记录长度提高了用户承担的成本。 4.由于示波器要处理更多的信息，因此前后两次采集之间的不活动时间或“死区时间”提高了，导致更新速率下降。 考虑到这些矛盾，必须不断地在高采样率与每条通道提供的存储长度中间做出平衡，并且还是很难达到测试更多个脉冲的需求。

LM358做可调方波发生器

如何用LM358做可调方波发生器 阅读： 10260 | 回复： 5 六 2008/11/17 22:16:29 1 ywshgyw LV1 士兵 因为需要,想用LM358做一个28-400Hz 可调的,占空比为50%的方波发生器,网上找了点资料,搭了一下最后只调出一个50Hz 的方波 (是不是市电干扰 的缘故),想请教大家一下这个电路用LM358可行吗?有没有更好的办法?(原理图上是用双电源,我用单电源可行吗?) 另外有刚刚找了两张图,还没实验过,不知道可行否

先谢大家了! 标签LM 回复1帖 复制地址 收藏该帖 五2008/11/18 18:36:26 2 ywshgyw LV1 士兵

试过可以了回复2帖 四2008/12/02 20:40:14 3 xuetu LV2 班长 用图一好些 回复3帖 三2011/09/01 13:47:47 4 ouyjangxi LV2 班长 请教该电路计算公式望推荐 回复4帖 二2012/04/19 20:20:29 5 jzyhappy LV2 班长

500) {this.resized=true; this.width=500; this.alt=这是一张缩略图，点击可放大。 \n 按住CTRL ，滚动鼠标滚轮可自由缩放;this.style.cursor=hand}" height=169 jQuery1334838395859="19"> 这一款的频率 应该怎么计算呢？ 或是： 正比于 输入电压信号（V+） ？ 谢谢！ 回复5帖 一2013/10/23 15:31:46 6 火云鞋刷 LV1 士兵 偶而看到这个帖子,试了一下,频率和电容成反比 回复6帖

基于MCS-51单片机的可调频率方波发生器课程设计报告[1]

单片机课程设计报告 设计题目：频率可调方波发生器 专业班级：生物医学工程09班 组长：李建华 组员：梁国锋，赖水兵，郭万劲，李建华2010 年 06 月 16日

摘要 本实验是基于PHILIPS AT89C51 单片机所设计的，可以实现键位与数字动态显示的一种频率可调方波发生器。通过键盘键入(10HZ-9999HZ)随机频率，使用七段数码管显示，每一个数码管对应一个键位。单片机对各个键位进行扫描，确定键位的输入，然后数码管显示输入的数值，方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。 关键词：单片机七段数码管键盘电路频率可调方波发生器

一、目的和功能 1.1 目的： 设计一种频率范围限定且可调的方波发生器，志在产生特定频率的方波。 1.2功能： 假设键盘是4*4的键盘，当键盘输入范围在10hz-9999hz的数字，单片机控制数码管显示该数值，并把该数值当做方波发生器的输入频率，单片机控制该方波发生器以该数值作为频率显示方波，从而得到我们想要频率的方波。 二、硬件设计 2.1 硬件设计思想 键盘的数字和键位关系固定，通过键盘输入产生频率，通过LED数码管显示出来，每一个数码管对应一个键位。基本设备是基于PHILIPS AT89C51单片机，外围设备采用的是4个七段数码管，PHILIPS A T89C51单片机，1个OSCILLOSCOPE 方波发生器，16个Button，若干电阻，电源电池。 2.2 部分硬件方案论述 2.2.1 七段数码管扫描显示方式的方案比较 方案一：静态显示方式：静态显示方式是指当显示器显示某一字符时，七段数码管的每段发光二极管的位选始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。静态显示主要的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度大，系统运行过程中，在需要更新显示内容时，CPU才去执行显示更新子程序，这样既节约了CPU的时间，又提高了CPU的工作效率。其不足之处是占用硬件资源较多，每个LED数码管需要独占8条输出线。随着显示器位数的增加，需要的I/O口线也将增加。

占空比可调的方波函数发生器设计

1.项目的目的 电子电路仿真项目是通信工程专业教学体系中一个实践性很强的环节。它将模拟电子线路（低频部分和高频部分）、数字逻辑电路等课程的理论与实践有机结合起来，加强我们实验基本技能的训练，培养我们的实际动手能力、理论联系实践的能力。通过这次课程设计让我们掌握电子电路系统的设计、制作、调试、仿真的方法。 2.项目设计正文 2.1原始数据及主要任务 1、根据技术要求和现有开发环境，分析项目题目； 2、设计项目实现方案； 3、设计绘制电路原理图并选择元器件； 4、使用ewb软件进行仿真； 5、记录仿真结果、修改并完善设计； 6、设计实现电路功能； 7、编写项目设计报告。 2.2技术要求： （1）设计要求：设计一方波产生电路。要求占空比可调；输出方波电压值：8V<|V o|<15V；振荡周期：2ms

555芯片设计占空比可调的方波信号发生器

占空比可调的方波信号发生器 三、实验原理： 1、555电路的工作原理 （1）555芯片引脚介绍 图1 555电路芯片结构和引脚图 555定时器是一种应用极为广泛的中规模集成电路，该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容原件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。因而广泛用于信号的产生、变换、控制和检测。 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。 6脚：TH 高触发端（阈值输入）。 7脚：放电端。 8脚：外接电源VCC （VDD ）。 （2）555功能介绍 555定时器的功能主要是由两个比较器C1和C2的工作状况决定的。由图1可知，当V6>VA 、V2>VB 时，比较器C1的输出VC1=0、比较器C2的输出VC2=1，基本RS 触发器被置0，TD 导通，同时VO 为低电平。 当V6VB 时，VC1=1、VC2=1，触发器的状态保持不变，因而TD 和输出的状态也维持不变。 当V6V A V B >V B 不变 导通

占空比可调的矩形波发生电路

占空比可调的矩形波发生电路实验二占空比可调的矩形波发生器实验 一、实验目的 1.掌握Im741芯片的使用方法； 2.了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。 二、实验原理 1」m741介绍 LM741系列是通用型运算放大器.其目的是为广泛的模拟应用高增益和宽工作电压范围在积分器，求和放大器，和一般反馈应用提供卓越的性能。其特点有：短路保护，出色的温度稳定性，内部频率补偿，高输入电压范围，空偏移。

图1丄M741应用电路图

LM741,LM741（芯片引脚和工作说明1和5为偏置（调零端）,为正向 输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源，8空脚 1输出端A 2反向输入端A 3正向输入端A 4接地5正向输入端B 6 反向输入端B 7输出端B 8电源+ 741运算放大器使用时需于7、4脚位供应一对同等大小的正负电 源电压+ Vdc 与—Vdc , —旦于2、3脚位即两输入端间有电压差存在， 压差即会被放大于输出端，唯 Op 放大器具有一特色，其输出电压值 决不会大于正电源电压+ Vdc 或小于负电源电压一Vdc ,输入电压差 经放大后若大于外接电源电压+ Vdc 至-Vdc 之范围，其值会等于+ Vdc 或—Vdc,故一般运算放大器输出电压均具有如图 3之特性曲线, 输出电压于到达+ Vdc 和—Vdc 后会呈现饱和现象。 Balance \ 1 __ 1 8 Input — a 1 \ 7 Input + □ 八 4 5 NC Output Balance -15V

图3.放大器输出入电压关系图 741运算放大器之基本动作如图4所示，若在非反相输入端输入电压，会于输出端得到被放大的同极性输出；若以相同电压信号在反相输入端输入，则会在输出端获得放大相同倍率后但呈逆极性之信号输出。而当对放大器两输入端同时输入电压时，则是以非反相输入端电压值(V1)减去反相输入端电压值(V2)，可于输出端得到(V1 —V2) 经过倍率放大后之输出。

频率可调的方波信号发生器设计及电路

用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后，给定频率以10次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 3.5.1模块1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8位自动装载的工作模式。 涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S后频率值以10Hz/s递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。 数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。 独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平时，发光二极管导通发光。 图3-14 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。

占空比可调方波发生器

燕山大学 课程设计说明书 题目：低通FIR滤波器设计与应用学院（系）：电气工程学院 年级专业： 10级精仪二班 学号： 学生姓名：王舟济 指导教师：孟宗 教师职称：副教授

电气工程学院《课程设计》任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系

说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年月日

目录 摘要.................................................................第1章绪论.......................................................... 1.1设计内容..................................................... 1.2设计基本要求.................................................第2章总体方案论证与设计.......................................... 2.1方案论述..................................................... 2.2方波发生器的硬件组成框图..................................... 第3章方波发生器原理................................................................... .............................. 3.1方波发生器的原理与功能................................................................... ............. 3.2键盘控制原理................................................................... ................................. 3.3程序框图................................................................... ......................................... 3.4方波波形显示................................................................... ......................... 第4章系统硬件设计 ................................................................

占空比可调方波发生器

燕山大学 课程设计说明书题目：低通FIR滤波器设计与应用 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 10级精仪二班 学号： 学生姓名：王舟济 指导教师：孟宗 教师职称：副教授

电气工程学院《课程设计》任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系 说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 年月日

目录 摘要................................................................. 第1章绪论.......................................................... 设计内容..................................................... 设计基本要求................................................. 第2章总体方案论证与设计.......................................... 方案论述..................................................... 方波发生器的硬件组成框图..................................... 第3章方波发生器原理................................................................................................. 方波发生器的原理与功能................................................................................ 键盘控制原理.................................................................................................... 程序框图............................................................................................................ 方波波形显示............................................................................................ 第4章系统硬件设计........................................................................................... 最小单片机系统............................................... 小键盘接口电路............................................... 显示电路.................................................. 八段数码管原理............................................................................................. 第5章系统软件设计................................................ 主程序...................................................... 系统初始化子程序............................................ 显示子程序.................................................. 键盘扫描程序................................................ 定时中断子程序.............................................. 汇编总程序..................................................................................................... 第6章系统调试与测试结果分析...................................... 硬件调试..................................................... 软件调试..................................................... 结论............................................................参考文献....................................................................................................................... 附录:仿真效果图

频率可调的方波信号发生器

频率可调的方波信号发生器 用单片机产生频率可调的方波信号。输出方波的频率范围为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%。要求用“增加”、“减小”2个按钮改变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后，给定频率以10次/秒的速度连续增加（减少），输出方波的频率要求在数码管上显示。用输出方波控制一个发光二极管的显示，用示波器观察方波波形。开机默认输出频率为5Hz。 1模块1：系统设计 （1）分析任务要求，写出系统整体设计思路 任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O管脚的状态取反。由于频率范围最高为200Hz,即每个周期为5ms（占空比1:1，即高电平2.5ms,低电平2.5 ms），因此，定时器可以工作在8位自动装载的工作模式。 涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等。问题的难点在按键连续按下超过2S的计时问题，如何实现计时功能。 系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，根据按键的情况执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行。中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S后频率值以10Hz/s递增（递减）。 （2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图 采用MCS51系列单片机At89S51作为主控制器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等。 数码管驱动采用2个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动能力有限，采用74HC244作为数码管的驱动。在74HC244的7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。 独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平。发光二极管串联500欧 图1 方波信号发生器的硬件电路原理图 （3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，分配单片机内部资源，画出程序流程图 软件任务要求包括按键扫描、定时器的控制、按键连续按下的判断和计时、数码管的动态显示。 程序设计思路：根据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）。使用变量（T1_cnt）暂存定时器T1的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生。主程序采用查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能。 单片机内部资源分配：定时器T1用来实现方波的产生和连续按键的计时功能，内部变量的定义：