宽度可调的矩形波发生器.docx

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宽度可调的矩形波发生器

课程设计任务书

学生姓名：

陈德松专业班级：

电信0901班

指导教师：

苏杨工作单位：

信息工程学院

题目:

宽度可调的矩形波发生器

初始条件：

本课程设计，要求用使用Proteus仿真软件进行系统设计与仿真。

要求完成的主要任务:

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、课程设计工作量：

1周内完成对系统的设计、仿真。

2、技术要求：

1）使用集成运算放大器设计一种宽度可调的矩形波发生器，进行仿真实验，并说明其工作原理。

2）要求学生主动思考，自主发挥，实现系统的特色功能。

3、查阅至少5篇参考文献。

按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。

全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

提交报告的主要内容：

（使用Proteus7.5sp3）

1）题目

2）仿真所完成的主要功能和特色简介——摘要（特别是自己扩展的功能，根据特色功能评优）

3）Proteus仿真的基本流程

4）所使用芯片以及引脚功能简介（需要提供对应芯片DataSheet的下载链接）

5）设计方案与工作原理，给出仿真电路图

6）实验记录与结果分析

时间安排：

1）2011年7月9~10日，查阅相关资料，学习设计原理。

2）2011年7月11~12日，方案选择和电路设计仿真。

3）2011年7月13日，设计说明书撰写。

4）2011年7月14日上交报告，同时进行答辩。

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月日

目录

摘要………………………………………………………………………………1

1Proteus简介……………………………………………………………………1

2电路原理分析及设计………………………………………………………2

2.1原理分析………………………………………………………………2

2.2电路设计………………………………………………………………3

3仿真分析及拓展…………………………………………………………………5

3.1仿真的建立………………………………………………………5

3.2结果分析…………………………………………………………………6

3.3拓展部分……………………………………………………………………8

4心得与体会…………………………………………………………………9

参考文献………………………………………………………………………10

1Proteus简介

Proteus是一款非常强大的仿真软件，可以以虚代实、以软代硬，独立建立一个完善的虚拟实验室。

代替了在实验室和教室里的以实物进行实践的方式，可以在计算机上学习电工基础，模拟电路、数字电路、单片机应用系统等课程，并进行电路设计、仿真、调试等。

是工作、学习上难得的工具软件。

Proteus软件提供多达30多个元件库，元件涉及到数字和模拟、交流和直流等，有RAM、ROM、键盘、马达、LED、LCD、AD/DA等等，编译方面支持Keil和MPLAB等编译器。

它的功能强大，集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。

它还提供多种现实存在的虚拟仪器，这些仪表有极高的输入阻抗、极低的输出阻抗，尽可能减少仪器对测量结果的影响。

本次设计便是运用了该软件进行仿真，简单实用。

2电路原理分析及设计

2.1原理分析

宽度可调的矩形波发生器可由方波发生器改进而来，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，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，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，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间，即RC积分电路。

而要求能够宽度可调，就要设法改变充、放电时间常数，即可实现矩形波宽度可调，因此可以利用二极管的单向导电性使积分电容C充电和放电的时间常数不等来实现。

2.2电路设计

如图2.1所示，为宽度可调的矩形波发生器设计图：

图2.1宽度可调的矩形波发生器设计图

工作原理：

C充电时，充电电流经R、电位器的上半部、二极管D4；C放电时，放电经R、二极管D3、电位器的下半部。

由于充、放电时间常数不同，这样就

得到了矩形波电路。

占空比为：

其中：

Ra是电位器中点到上端的电阻，Rb是电位器中点到下端的电阻，控制T1和T2的比值即可得到输出高低电平宽度不同的波形。

当Rw动臂上移时，充电时间常数将小于放电时间常数，则波形变窄，反之则变宽。

因此通过调节Rw，即可连续地改变其占空比Q的大小。

而运放的转换速率将影响脉冲前、后沿的陡度，欲要得到窄脉冲输出，必须选用SR高的运放。

经考虑和比较，我选用了LM324型运算放大器，其引脚图如下

图2.2LM324管脚图

1脚为输出，3脚为同向输入，2脚为反向输入，4脚和11脚分别接为正负电源。

其更多详细介绍在：

3仿真分析及拓展

3.1仿真的建立

根据电路原理图，从protus元件库中找出所需元件，并连好电路图。

由于要看输出波形，则从虚拟仪器中找出示波器，连好。

检查电路无误后，单击开始键进行仿真。

仿真图如下

图3.1

3.2结果分析

Rw在中间时，得到波形图

图3.2

Rw往上移时，得到波形图

图3.3

Rw往下移时，得到波形图

图3.4

由仿真结果可看出，电路设计正确，效果良好。

3.3拓展部分

由矩形波的周期T=T1+T2，频率是周期的倒数，可将时间常数RC的R用一个可变电阻代替，便可以构成频率和宽度都独立可调的矩形波发生器。

原理图如下

图3.5频率和宽度都独立可调的矩形波发生器原理图

4心得与体会

强化训练可以培养我们综合运用所学知识发现、提出、分析和解决实际问题，可以锻炼我们的实践能力，是对我们实际工作能力的具体训练和考察过程。

在这几天的强化训练期间，我曾失落过，也曾一度因看到结果而热情高涨。

从开始时的满腔激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味成长。

在这强化训练的几天里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多的东西，不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。

通过该强化训练，使我对高频电子线路、模拟电子技术和数字电子技术的学习有了一个系统地、整体的认识，把原来零散的章节学习组合成了一个整体，进一步了解了调制的概念，收获很大。

在做proteus仿真的过程中我遇到了很多问题，比如说我认为两根线是连接在一起的，但是放大后却发现两根线是互不相连的，一个节点就可以导致整个实验的失败，可谓是牵一发而动全身，因此，在画电路图时，一定要仔细，把每个点、每根线都连接好，这样最后调试的时候才不容易出错。

在做调制器电路的时候，我把电路连接好后观测不到波形，检查连线都没有问题，最后终于发现原来是我错把-16V的电源和+16V的电源接反了，因此一直显示仿真失误。

在用示波器同时观察两个波形时，可以把其中一个信道的颜色设为红色或者其它颜色，以方便区分。

当我看到示波器上清晰地显示出理论波形时，兴奋之情难以言表。

对我而言，从这次强化训练中学到的知识上很重要，精神上的丰收也很重要。

挫折是一份财富，经历是一份拥有。

这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

参考文献

[1]刘泉．通信电子线路（第二版）．武汉：

武汉理工大学出版社，2005

[2]俞加琦．高频电子线路．西安：

西安电子科技大学出版社，1997

[3]周润景，张丽娜，刘印群．PROTEUS入门实用教程．机械工业出版社，2007

[4]康华光．模拟电子技术基础（第五版）．北京：

高等教育出版社，2006

[5]杨翠娥．高频电子线路实验与课程设计．哈尔滨：

哈尔滨工程大学出版社，

2001