方波信號發生器的設計

　　1.電路組成

　　我們是通過反相器7404外加電阻和電容來產生頻率可調、占空比可調的方波信號的，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是用來調節頻率固定時方波的占空比，而R3則是用來調節方波的頻率，C1為振蕩電容。由于方波的頻率其實就是由電容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，通過電路就可以發現，當閉合開關S1和S2，斷開S3時，通過調節電阻R3，電路就是一個頻率可調的方波。從電路我們也不難發現方波的占空比是由電容C1的充放電時間決定的，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間常數不同，即兩個充電回路的參數不同。利用二極管的單向導電性可以引導電流流經不同的通路，電路中，當閉合開關S3，斷開S1和S2時，調節電阻R2，就可以改變方波的占空比，由于此時電路的頻率是由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占空比可調的方波信號。

　　3 電路參數設定及實驗結果

　　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，占空比調節時，我們選用20K的可變電阻，此時方波頻率固定為260K左右。圖2所示為頻率為1.26M時的方波波形，圖3為高占空比時的波形，圖4為低占空比時的波形。

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