方波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)

　　1.電路組成

　　我們是通過反相器7404外加電阻和電容來產(chǎn)生頻率可調(diào)、占空比可調(diào)的方波信號的，由于要求的信號頻率變化范圍較大（100Hz~1MHz），所以電容需要選用高精度的滌綸電容，大小為0.0001uF，電路如圖1所示。

圖1 方波產(chǎn)生原理圖

　　2 電路工作原理

　　圖中R1、R2和R3都是振蕩電阻，但其作用不一樣，R2是用來調(diào)節(jié)頻率固定時(shí)方波的占空比，而R3則是用來調(diào)節(jié)方波的頻率，C1為振蕩電容。由于方波的頻率其實(shí)就是由電容C1的充放電周期決定的，所以只要改變電容C1的充放電周期，就可以改變其頻率了，通過電路就可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)閉合開關(guān)S1和S2，斷開S3時(shí)，通過調(diào)節(jié)電阻R3，電路就是一個(gè)頻率可調(diào)的方波。從電路我們也不難發(fā)現(xiàn)方波的占空比是由電容C1的充放電時(shí)間決定的，所以，要改變輸出電壓的占空比，就必須使電容C1的正向和反向充電的時(shí)間常數(shù)不同，即兩個(gè)充電回路的參數(shù)不同。利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢砸龑?dǎo)電流流經(jīng)不同的通路，電路中，當(dāng)閉合開關(guān)S3，斷開S1和S2時(shí)，調(diào)節(jié)電阻R2，就可以改變方波的占空比，由于此時(shí)電路的頻率是由R2的總阻值決定的，所以改變電阻R2并不能改變方波的頻率，這樣就可以得到一個(gè)占空比可調(diào)的方波信號。

　　3 電路參數(shù)設(shè)定及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　電路中方波的振蕩頻率估算公式:f=0.455/RC1，由于要求方波的頻率變化范圍為100Hz~1MHz，所以電路電阻R3選用10K，占空比調(diào)節(jié)時(shí)，我們選用20K的可變電阻，此時(shí)方波頻率固定為260K左右。圖2所示為頻率為1.26M時(shí)的方波波形，圖3為高占空比時(shí)的波形，圖4為低占空比時(shí)的波形。

　　最后，由于這個(gè)電路最后得出的是0-5V的方波，所以還需對其進(jìn)行放大去直流使其變成-5-5V的方波。