方波信号发生器的设计

　　1.电路组成

　　我们是通过反相器7404外加电阻和电容来产生频率可调、占空比可调的方波信号的，由于要求的信号频率变化范围较大（100Hz~1MHz），所以电容需要选用高精度的涤纶电容，大小为0.0001uF，电路如图1所示。

图1 方波产生原理图

　　2 电路工作原理

　　图中R1、R2和R3都是振荡电阻，但其作用不一样，R2是用来调节频率固定时方波的占空比，而R3则是用来调节方波的频率，C1为振荡电容。由于方波的频率其实就是由电容C1的充放电周期决定的，所以只要改变电容C1的充放电周期，就可以改变其频率了，通过电路就可以发现，当闭合开关S1和S2，断开S3时，通过调节电阻R3，电路就是一个频率可调的方波。从电路我们也不难发现方波的占空比是由电容C1的充放电时间决定的，所以，要改变输出电压的占空比，就必须使电容C1的正向和反向充电的时间常数不同，即两个充电回路的参数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，电路中，当闭合开关S3，断开S1和S2时，调节电阻R2，就可以改变方波的占空比，由于此时电路的频率是由R2的总阻值决定的，所以改变电阻R2并不能改变方波的频率，这样就可以得到一个占空比可调的方波信号。

　　3 电路参数设定及实验结果

　　电路中方波的振荡频率估算公式:f=0.455/RC1，由于要求方波的频率变化范围为100Hz~1MHz，所以电路电阻R3选用10K，占空比调节时，我们选用20K的可变电阻，此时方波频率固定为260K左右。图2所示为频率为1.26M时的方波波形，图3为高占空比时的波形，图4为低占空比时的波形。

　　最后，由于这个电路最后得出的是0-5V的方波，所以还需对其进行放大去直流使其变成-5-5V的方波。