方波信號發生器工作原理

　　由集成運放構成的方波發生器，包括遲滯比較電路和RC積分電路兩大部分。因為矩形波電壓只有兩種狀態，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；因為產生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態自動地相互轉換，所以電路中必須引入反饋；因為輸出狀態應按一定的時間間隔交替變化，即產生周期性變化，所以電路中要有延遲環節來確定每種狀態維持的時間，即RC 積分電路。

　　根據555定時器改變閥值電壓的值使之輸出高電平或低電平的原理，就可以產生方波，通過電位器改變電阻的阻值來控制高低電平的時間就可以調節占空比了；通過調節輸入的電壓值，再通過萬用表測量輸出的電壓值就可以保證輸出幅度為某一定值；根據振蕩頻率公式，已知電阻值和輸出振蕩頻率就可以算出需要電容值，以保證振蕩頻率為某一定值；為保證波形穩定，采用差分電路形式，用555定時器組成的多諧振蕩器的振蕩頻率受電源電壓和溫度變化的影響很小；而為了簡化電路及運算，采用兩個二極管的單向導電特性，使電容器的充放電回路分開，回路不再重復，計算更加簡便。

　　占空比可調的方波發生器電路圖

（1）輸入模塊

　　二極管D1，D2的單向導電性，使電容器C的充放電回路分開，調節電位器，就可以調節多諧振蕩器的占空比。

　　（2）處理模塊：

　　555定時器各引腳功能如下：

　　1腳：外接電源負極或接地（GND）。

　　2腳：TR觸發輸入。

　　3腳：輸出端（OUT或Vo）。

　　4腳：RD復位端，移步清零且低電平有效，當接低電平時，不管TR、TH輸入什么，電路總是輸出“0”。要想使電路正常工作，則4腳應與電源相連。

　　5腳：控制電壓端CO（或VC）。若此端外接電壓，則可改變內部兩個比較器的基準電壓，當該端不用時，應將該端串入一只0.01μF電容接地，以防引入干擾。

　　6腳：TH高觸發端（閾值輸入）。

　　7腳：放電端。

　　8腳：外接電源VCC（VDD）。

　　（3）輸出模塊：

　　與上處理模塊555的3腳輸出端相連

　　（4）總電路圖

　　電路只要一加上電壓VDD，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RA、D1對其充電，充電時間t沖=0.7RAC。壓充到閾值電平2/3 VDD時，555復位，3腳轉呈低電平，此時C通過Dl、RB、555內部的放電管放電，放電時間t放=0.7RBC。則振蕩周期為T=t沖+t放。

　　（5）設計目標：設占空比為D，則D=t沖/t放=RA/（RA+RB）=RA/RP，調節定位器RP，當其中心頭滑向最上端時，D=RA/RP=0/10K=0；當RP1中心頭滑向最下端時，D=RA/RP=10K/10K=100%

　　（6）確定參數：由技術要求中振蕩頻率f=10KHz及f=1.43/（RA+RB）C=1.43/

　　得電容C的取值為0.143uF，我們使用的是C=0.1uF。

　占空比可調的方波發生器硬件制作

　　（1）依照原理圖將各個元器件安放在電路板上并布局。

　　（2）進行焊接。焊接過程中要邊焊接邊檢查，防止漏焊、連焊。

　　電路測試

　　（1）檢查電路中各個元件是否接的可靠、大小是否合理，特別是NE555必須接正確。

　　（2）在一切都正常的情況下，給電路提供+12V電源，此時立即觸摸NE555是否發燙，若發燙應立即斷電。

　　（3）若NE555沒有發燙，則說明NE555工作正常，這時開始實驗數據測試 。 （4）通過示波器觀察NE555輸出的方波信號。 （5）觀察結束后，斷電。