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脉宽调制信号电路设计报告
一、设计题目:
脉宽调制信号电路设计
二、设计要求:
脉宽调制信号的频率在1000Hz左右可调,周期为1ms
脉宽调制信号的脉宽Ton可连续调节(0—0.5ms)
三、用到的器件:
矩形波发生器、积分器、电压比较器、电阻、电容等
四、设计原理:
1、矩形波产生电路
(1)基本原理
利用积分电路(RC电路的充放电时的电容器的电压)产生三角波,用电压比较器(滞回)(作为开关)将其转换为矩形波。
(2)工作原理
电路如图
充电
放电 (3) 振荡周期的计算
其中:
代入上式得: 同理求得: 则周期为: 从前面我们可知,矩形波的占空比为 占空比可调电路如图所示:
可求出占空比:
占空比:
2、三角波产生电路
(1)电路组成
从矩形波产生电路中的电容器上的输出电压,可得到一个近似的三角波信号。由于它不是恒流充电,随时间t的增加uc上升,而充电电流
随时间而下降,因此uc输出的三角波线性较差。为了提高三角波的线性,只要保证电容器恒流充放电即可。用集成运放组成的积分电路代替RC积分电路即可。电路如上图。
集成运放A1组成滞回比较器,A2组成积电路。
(2)工作原理
设合上电源开关时t=0,uo1=+Uz,电容器恒流充电, ,uo=-uc线性下降,当下降到一定程度,使A1的U+≤U-=0时,uo1从+Uz跳变为-Uz后,电容器恒流放电,则输出电压线性上升。
uo1和uo波形如下图所示。
(3)三角波的幅值
幅值从滞回比较器产生突变时刻求出,对应A1 的 时的 值就为幅值。从图中要看出
当 时
当 时
(4)三角波的周期
由积分电路可求出周期,其输出电压 从- 上升到+ 所需的时间为T/2,所以有:
,
,
3、电压比较器 (1)将过零比较器的输入端从接地改接到一个固定电压值上,就得到电压比较器,电路如下 路 图所示: (a) 电路图 (b)电压传输特性
(2) 电压比较器的基本特点: 工作在开环或正反馈状态;因开环增益很大,比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态;因为是因是大幅度工作,输出和输入不成线性关系。
五、设计电路与分析
1、U1C将三角波输出与一个直流电平进行比较,得到方波输出,方波信号的占空比可在0%至100%范围内调节,对应于VIN的变化范围为:1/4Vcc至3/4Vcc。
2、方波频率由R、C、R1、R2决定:
3、f=R2/4R*C*R1 其中:R2 > R1
4、f=2k/(4*4.7k*0.1u*1k)=1064Hz
5、通过计算可得所设计的电路符合设计要求。
六、设计体会: 通过这次课程设计让我加深了对模拟电路有关知识的深刻理解,其中关于非正选波产生电 路部分与积分器、电压比较器、等电路器件加深了认识与理解 。同时也注意到了我在模拟电路有些章节的不足,我希望能在今后的学习中对自己能得到新的认识与进步。
七、指导老师意见:
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